Прикладная экология. Учебное пособие

ностей людей с учетом системного целого – противоречивого и большего, чем сумма частных потребностей.

3. Рост народонаселения

Взаимоотношения человека и природных сообществ никогда не были безоблачными. С момента изготовления первого примитивного орудия человек уже не довольствуется предметами, созданными природой, а начинает изготовлять, вводить в свой обиход предметы, вещества и т.д., которые находятся за пределами естественного биологического круговорота. Благодаря развитию общества биологический вид Homo sapiens был выведен из-под действия естественного отбора, межвидовой конкуренции, ограничения роста численности, что расширило возможности приспособленности поведения и расселения людей. Отклонением от закономерностей равновесия в живой природе стал ускоряющийся рост народонаселения Земли.

Приблизительно до начала XVIII века человечество увеличивалось медленно, со средней скоростью около 1% за столетие, что соответствует удвоению численности за тысячелетие.

Тенденция увеличения населения Земли, по всей видимости, будет сохраняться и в XXI-XXII столетиях. По разным оценкам, к 2025 году на Земле будет от 7,6 до 9,4 млрд. человек.

При росте народонаселения будет возрастать дефицит сельскохозяйственных земель, продовольствия и т.д. В ХХ в. потеряно около 20% плодородной земли. С 1950 г. по 1998 г. площади посевов под зерновые на душу населения сократились с 0,23 до 0, 12 га.

Площадь земной поверхности, необходимая для обеспечения жизни одного человека, в начале XXI в. должна составлять 17500 м2. Человечество в настоящее время практически достигло этого предела.

Отмечается диспропорция в потреблении ресурсов жителями Западной Европы и Центральной Африки.

В конце ХХ – начале ХХI в. около 841 млн. человек в мире ежегодно недоедают, 35 тыс. человек умирают от голода, 1,2 млрд. человек лишены питьевой воды, 2 млрд. человек не могут пользоваться электричеством, 1,6 млрд. человек неграмотны.

Так, бедность, недоедание, болезни жителей Центральной Африки образуют замкнутый круг, в котором навсегда сохраняются существующие условия жизни и для последующих поколений.

23

21

Процессы, сопровождающие рост населения, практически неизбежно охватывают все сферы жизни. Среди них такие, как рост потребления, рост городов, загрязнение природной среды, изменение образа жизни, падение уровня жизни, централизация, изменение структуры населения, скученность, массовая культура и т.д.

4. Социальный обмен веществ

Взаимодействие природы и общества, которое возникло в процессе становления человека, вначале основывалось на биологическом обмене веществ людей. В ходе истории этот обмен заменялся социальным во всей его сложности.

Специфика социоэкосистем определяется способом взаимодействия составляющих его гео-, эко- и социосистем. Социосистемы при этом не являются абсолютно независимыми и равнозначными. Так, социосистемы не могут существовать без эко- и геосистем, а экосистемы - без геосистем. Геосфера и биосфера по отношению к обществу играют роль внешней среды.

С возникновением трудового процесса и трудовых отношений стал быстро изменяться характер взаимодействия и зародившегося общества. На людей воздействие природы стало осуществляться через общественные организации и создаваемые человеком средства защиты от неблагоприятных природных факторов. Воздействие человека на ход развития природы носило местный характер и было слабым. Усложнение общественных отношений, быстрое развитие психической и трудовой деятельности ослабили прямое воздействие природы на людей и общества, но неизменно повысилось воздействие общества на природу через усиливающийся обмен веществ и энергии между ними.

По И.П. Лаптеву [5], общество для обеспечения социального обмена веществ создало ряд специальных систем: захватываю-

щая, перерабатывающая, выделяющая и транспортирующая,

которые обладают своеобразием в разных общественных формациях, но сохраняющих свои особенности.

Захватывающая система включает горнорудные предприятия, предприятия и организации по добыче и сбору продуктов живой природы, водозаборные и воздухозаборные сооружения, сельскохозяйственные предприятия. Захватывающая система берет из природы вещества и энергию, приводит их в состояние, удобное для транспортирования.

24

22

Перерабатывающая система включает все виды перераба-

тывающей и химической промышленности, предприятия и установки по очистке воздуха и воды перед их использованием. Основная задача данной системы – сделать захваченные вещества и энергию доступными для использования обществом.

Выделительная система включает различные вентиляционные и канализационные устройства, очистные сооружения, спецхозяйства, отвалы и другие элементы. Основное назначение этой системы – предотвращение вредного влияния на общество и среду его жизни неусвоенных веществ и энергии.

Транспортирующая система включает все виды транспор-

та, в т.ч. проводного, трубопроводного, конвейерного, доставляющих вещества от мест их захвата до места переработки и усвоения. Сокращение потерь при транспортировке и ускорение доставки – основная задача транспортной системы.

Интенсивность обмена веществ между природой и обществом может быть выражена количеством энергии, затрачиваемым на одного человека в год для определенной территории.

Выделяют несколько типов социального обмена веществ:

автономный тип социального обмена веществ относится к наиболее древним формациям, характеризуется практически полным обеспечением ячейки общества необходимыми веществами и энергией из окружающего ее участка природы. Автономный тип характеризуется незначительным воздействием на природу, т.к. обусловлен производством. Этот тип свойственен для племен Австралии, Африки, Южной Америки и ряда других районов Земли;

снабжающий тип связан с интенсивным захватом веществ и энергии, транспортировкой основной их массы для усвоения другой ячейкой общества. Снабжающий тип отличается прямым и нередко весьма сильным воздействием на природу путем изъятия веществ и энергии, изменением ее в процессе изъятия. Этим типом обладают зоны лесозаготовок, зоны добычи полезных ископаемых, сельскохозяйственные районы;

потребительский тип – с ограниченным захватом веществ и энергии из природы, но с транспортированием основной их массы из других ячеек общества. Для потребительского типа характерно наименьшее воздействие на природу из-за того, что

25

23

из природы региона почти ничего не берется, а получаемые вещества и энергия в основном уже подготовлены для усвоения обществом. Этот тип социального обмена веществ свойственен ряду северных и высокогорных районов;

перерабатывающий тип – со значительным захватом веществ и энергии из природы, с мощным непрерывным их потоком из других ячеек, с переработкой и транспортированием веществ и энергии в другие ячейки. Перерабатывающий тип характеризуется сильным вредным воздействием на природу через отходы технологических процессов, часто распространяющихся на значительные расстояния. Он свойственен крупным населенным пунктам городского типа.

Типы социального обмена веществ различают и по интенсивности обменных процессов. Низкая интенсивность свойственна автономному, высокая - потребительскому, наивысшая - перерабатывающему типу обмена веществ.

Вопросы для самопроверки

1.Из каких компонентов состоит окружающая человека среда? Что представляет каждый компонент?

2.Какие группы и виды личных потребностей выделяют ученые?

3.Что необходимо для подъема благосостояния людей?

4.На что влияет рост численности населения Земли?

5.Какие специальные системы созданы для обеспечения социального обмена веществ?

6.Охарактеризуйте типы социального обмена веществ.

26

24

Тема 3. Антропогенное воздействие на природу

План

1.Антропогенный материальный баланс.

2.Антропогенное воздействие на потоки энергии и круговороты веществ.

3.Классификация антропогенных воздействий.

4.Экологические кризисы и экологические революции.

5.Природные катастрофы и техногенные аварии.

1. Антропогенный материальный баланс

За последние 100 лет произошли 2 важных сдвига:

1.Резко увеличилась численность населения Земли.

2.Еще более резко выросло промышленное производство энергии

и продуктов сельского хозяйства.

Человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование биосферы. Рост народонаселения требует увеличения продуктов питания, создания новых рабочих мест, расширения промышленного и сельскохозяйственного производства.

Современные технологические системы вышли за национальные границы и приобрели черты опасные как для здоровья человека, так и для биосферы Земли.

Техногенез – процесс развития материальной культуры и техники, порождающий изменения в природной и окружающей человека среде [5].

Техносфера – область технической деятельности человека, охватывающей всю ландшафтную оболочку, проникающей в глубины земной коры и расширяющейся в космическое пространство

[5].

Техносфера по своему происхождению, развитию, главному географическому агенту, активности существенно отличается от всех других планетных оболочек.

Человек постоянно вовлекает природные ресурсы в ресурсный цикл.

Ресурсный цикл - это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования его человеком, включая его влияние, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение и возвращение в природу [4].

27

25

Ресурсные циклы близки к естественным, представляя 2 дуги единого естественно-ресурсного цикла, протекающего в различных средах: природной и социально-экономической.

Вконце ХХ-ХХI вв. ежедневно требуется всем людям Земли около 2 млн. т пищи, 10 млн. м3 питьевой воды, 2 млрд. м3 кислорода для дыхания.

Вобщем объеме потребляемых человечеством природных ресурсов более 70% приходится на ресурсы недр. Из них производится 94% энергоносителей, свыше 90% продукции тяжелой индустрии, около 75% строительных материалов, 60% удобрений и 50% товаров народного потребления непищевого значения.

В30-е г. ХХ века А.Е. Ферсман под комплексным использованием сырья подразумевал такую организацию производства, при которой не пропадало бы ни грамма добываемой горной массы, не было бы отходов. Пока же формирующиеся циклы представляют собой главным образом стадии последовательной переработки сырья. Такие циклы называют простые, линейные. Например, связи по вертикали: лесозаготовка - вывоз леса - лесопиление - деревообработка. Данные циклы уже обеспечивают существенный эффект по сравнению с одиночно расположенными предприятиями, и в то же время этот результат будет несоизмеримо выше при развитии не только вертикальных, но и горизонтальных связей. Эти связи могут развиваться на каждой стадии цикла, где образуются отходы. На базе этих отходов формируются производства. Такой цикл называется сложным. При кооперировании и комбинировании сокращаются экономические издержки производства, а главное - достигается комплексность использования сырья.

Таким образом, ресурсные циклы будут постепенно преобразовываться на основе тех же принципов, что и естественные циклы – взаимосвязи и замкнутости. Данная организация ресурсных циклов получила название безотходных производств, т.е. совокупность технологических процессов, из которых отходы одних используются

вкачестве сырья для других, что обеспечивает их полную утилизацию [4]. Реальным является переход к малоотходным производствам, характеризующимся максимально возможной утилизацией выбросов.

28

26

2. Антропогенное воздействие на потоки энергии и круговороты веществ

Значительные ресурсы и экологические проблемы связаны с технической энергетикой и промышленным производством, включая промтехнологии в сельском хозяйстве.

Критическую ситуацию в ХХ – начале ХХI столетия образуют следующие негативные тенденции:

1)Потребление ресурсов Земли настолько превысило темпы их естественного воспроизводства, что истощение природных богатств стало оказывать заметное влияние на их использование, на национальную и мировую экономику, что привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы.

2)Отходы, побочные продукты производства и быта загрязняют биосферу, вызывают деформации экологических систем, нару-

шают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человечества.

Главной причиной противоречий оказываются быстрое

нарастание совокупной антропогенной нагрузки на природу, усиление его разрушающего воздействия. Все это имеет очень серьезные не только экологические, но и социально-биологические и экономические последствия.

В результате геологической деятельности человека происходит накопление в области жизни продуктов сжигания горючих полезных ископаемых, переработки горных пород, отходов промышленности, сельского хозяйства.

Загрязнение поверхности Мирового океана нарушает водный и газовый обмен между океаном и атмосферой.

Антропогенные воздействия оказывают влияние и на круговороты воды, кислорода, углерода, азота, фосфора, серы.

В одних случаях влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды может быть целенаправленным, в других

– случайным, непосредственным.

Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления кислорода и углекислого газа и их поступление в атмосферу сбалансированы. Антропогенное воздействие оказывает заметное влияние на круговорот кислорода в биосфере. С развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения. Уменьшается поступ-

29

27

ление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, степей и увеличения пустынь. Сокращается число продуцентов кислорода и в водных экосистемах. Главная причина – загрязнение океанов и морей, озер и рек. Ученые считают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере может сократиться на 1/3 по сравнению с его содержанием в конце ХХ столетия.

Целый ряд антропогенных процессов существенно сдвигает биосферный баланс углерода в сторону увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере. Наиболее вероятно повышение уровня двуокиси углерода в атмосфере в конце ХХ – начале ХХI вв. на 25%. Такое увеличение способно вызвать повышение глобальной температуры на 1ºС, парниковый эффект. В силу парникового эффекта и возможности изменения климата усилится таяние полярных льдов, повышение уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, ликвидация важных местообитаний для многих видов, включая человека.

При антропогенном нарушении круговорота азота образуется смог. Избыток нитратов, попадающих в водоемы, приводит к развитию в этих водоемах колоссальных популяций водорослей. Выбросы аммиака и различных окислов азота в атмосферу составляет ежегодно 200-350 млн. т, определенная часть которых возвращается на поверхность почвы или водоемов в виде «кислых осадков», вызывающих губительные изменения в экосистемах.

В связи с тем, что на Земле запасы фосфора – важного элемента для функционирования экосистемы – малы, то любое воз-

действие человека на биогеохимический круговорот фосфора

имеет ряд отрицательных последствий. Потери фосфора делают его круговорот менее замкнутым.

Общее количество серы, вовлеченное в ее биогеохимический круговорот, оценивается следующими цифрами (в год): из океана в атмосферу поступает 82 млн. т, а осаждается 96 млн. т. С суши в атмосферу поступает 130 млн. т и возвращается 116 млн. т. Антропогенные источники дают 46% поступления серы с суши в атмосферу, и практически все ее соединения, поступающие туда техногенным путем в виде окислов и других соединений, возвращаются на поверхность земли и оказывают губительное действие на экосистемы. Один из основных антропогенных источников соединения серы, поступающих в биосферу, − это сера извлеченных

30

28

из недр нефти и угля или сера, накопленная живым веществом былых биосфер на протяжении огромного времени.

Большая часть двуокиси серы в течение нескольких дней после выброса в атмосферу превращается в сульфаты и серную кислоту. Считают, что высокое содержание окислов серы в воздухе непосредственно влияет на увеличение заболеваемости людей и даже на рост смертности.

3. Классификация антропогенных воздействий

На интенсивность использования природных ресурсов и тесно связанное с нею состояние окружающей среды в современную эпоху влияют 2 группы факторов:

1)научно-техническая революция (НТР) и ее проявление в производственной деятельности человеческого общества;

2)демографические факторы (рост численности населения, урбанизация).

Антропогенные воздействия на экосферу и среду обитания людей Т.А. Акимовой и В.В. Хаскиным подразделены по следующим категориям [5]:

1.Общий характер процессов антропогенного воздействия, предопределяемый формами человеческой деятельности:

изменение ландшафтов и целостности природных комплексов;

изъятие природных ресурсов;

загрязнение окружающей среды.

2.Материально-энергетическая природа воздействий: механи-

ческие, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, радиоактивные, акустические), физико-химические, химические, биологические факторы и агенты, их различные сочетания.

3.Категории объектов воздействия: природные ландшафтные комплексы, поверхность земли, почва, недра, растительность, животный мир, водные объекты атмосферы, микросреда и микроклимат обитания, люди и другие реципиенты.

4.Количественные характеристики воздействия: простран-

ственные масштабы (глобальные, региональные, локальные), единичность и множественность, сила воздействия и степень их опасности.

5.Временные параметры и различия воздействий по характе-

ру наступающих изменений: кратковременные и длительные,

31

29

стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, вызывающие цепные реакции, обратимые и необратимые и т.д.

С последними категориями классификации связано еще деление всех антропогенных изменений на преднамеренные и непреднамеренные, попутные, побочные.

Преднамеренные преобразования: освоение земель под по-

севы или многолетние насаждения, сооружения водохранилищ, каналов и оросительных систем, строительство городов, промышленных предприятий и путей сообщения, осушение болот и т.д.

К преднамеренным изменениям относят: загрязнение окружающей среды, изменения газового состава атмосферы, изменения климата, кислотные дожди, нарушение озонового слоя, наступление пустынь, развитие экологической патологии у населения и т.д.

4. Экологические кризисы и экологические революции

Нерациональное природопользование является причиной экологических кризисов и экологических катастроф.

Экологический кризис – это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов [5].

Экологический кризис характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. Проявление экологического кризиса нередко называют «эффектом бумеранга». Известен ряд экологических кризисов:

относительное обеднение доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившее стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и более раннего роста (с наступлением весны, влажного периода года);

перепромысел крупных позвоночных животных (50-10 тыс. лет назад);

современный кризис глобального загрязнения, которому соответствует высший этап НТР.

Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. Вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы.

32

30