7.8. Современные проблемы биосферы

Как показывает весь опыт человечества, технология,

оставаясь надеждой, служит основой и причиной всех

современных экологических проблем.

В.И.Данилов-Данильян

Перестройка биосферы и грядущее становление ноосферы ставит перед человечеством нелегкие задачи. Прежде всего это рациональное управление биосферой для удовлетворения насущных потребностей человечества.

К сожалению, в наше время эволюционное развитие взаимоотношений природы и общества наводит некоторых ученых на мысль о постепенном превращении биосферы не в ноосферу - сферу разума, а в некросферу - сферу безжизненности. О том, что такой ход эволюции вполне возможен, красноречиво свидетельствует целый комплекс проблем, без решения которых невозможно прогрессивное развитие человека и природы.

У экологических проблем современности есть отличительные признаки, которые придают им масштаб глобальности. Прежде всего это их общечеловеческая значимость. Независимо от социального устройства, уровня экономического и научно-технического развития проблемы эти отличаются универсальностью и актуальностью для всех государств. Для аборигенов, проживающих на островах атолла Моруроа, где испытывалось атомное оружие, так же, как и для жителей других, высокоразвитых в промышленном отношении стран, проблема радиоактивного загрязнения одинаково актуальна. В.И. Вернадский писал: "Человечество едино. Жизнь человечества при всей ее разнородности стала неделимой. Событие, происшедшее в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражается в ряде других мест, повсюду на поверхности земли...". Именно поэтому снижение остроты проблем современного состояния биосферы возможно лишь при объединении совместных усилий многих государств независимо от их политического устройства, вероисповеданий, экономического потенциала. Охрана природы, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов - задача общечеловеческая, и участвовать в ее решении обязан каждый житель планеты Земля.

В скором времени человечество поймет, что выжить на нашей планете можно лишь при условии компромисса с природой, с природным окружением. Человек либо будет вынужден "потеснить" действующие элементы своей экономики, либо начать новое широкомасштабное наступление на те немногочисленные оставшиеся островки дикой природы, сохранение которых гарантирует нам будущее. Нетрудно догадаться, что произойдет, если человек изберет второй вариант.

Основные проблемы современной биосферы так или иначе связаны с техногенной деятельностью человека. Эволюция человека как биологического вида и человечества в целом привела к изменению естественного биогеохимического круговорота и перераспределению энергии на Земле. Можно с уверенностью сказать, что все глобальные проблемы современности прямо или косвенно замыкаются на использовании природных ресурсов Земли.

Все экологические процессы в биосфере взаимосвязаны и неразрывны. Нарушение одних процессов неминуемо влечет за собой сдвиги в системе сложившихся связях природных экосистем. Масштабы воздействия хозяйственной деятельности на природную среду стали гигантскими. Ежегодно из земных недр безвозвратно извлекается свыше 100 млрд т полезных (для человека но не для планеты) ископаемых, выплавляется 800 млн т различных металлов, вносится в почвы свыше 500 млн т минеральных удобрений, около 3 млн тонн различных ядохимикатов, из которых треть смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается атмосферой.

Известно, что растения испытывают на себе влияние более 15 тыс. видов вредных грибов, более 10 тыс. видов насекомых, более 2 тыс. видов сорняков, не считая вирусов, бактерий и грызунов. Средства борьбы с ними (пестициды) в зависимости от объекта, на который они действуют, делятся на гербициды (уничтожают сорную растительность), инсектициды (действуют на насекомых), зооциды (уничтожают грызунов), фунгициды (действуют на возбудителей грибковых заболеваний), дефолианты (удаляют листья), дефлоранты (удаляют цветки), репелленты (отпугивают животных) и др. В настоящее время существует множество групп препаратов, уничтожающих вредные организмы и растения. В приведенной ниже таблице характеризуются основные группы таких препаратов.

Таблица 12. Препараты, используемые в борьбе с вредными организмами и растениями

Группа препаратов

Характеристика

Акарициды Препараты для борьбы с растительноядными клещами

Альгициды Препараты для борьбы с водорослями

Антиметаболиты Аналоги компонентов промежуточного обмена веществ,

которые нарушают нормальный процесс развития насекомых

Антиоксиданты Препараты для обработки посадочного материала плодово-

ягодных культур перед закладкой их на хранение или перед

прививкой, чтобы лучше прижились

Антирезистенты Добавка к инсектицидам, снижающая сопротивление и

устойчивость к ним насекомых

Антифиданты Химические соединения, обладающие двойным действием:

предохраняют растения от поедания насекомыми и

отпугивают последних от пищи

Арборициды Химические препараты для уничтожения сорной древесно-

кустарниковой растительности

Афициды Препараты для борьбы с тлями Бактерициды Препараты для

борьбы с возбудителями бактериальных болезней растений и

сельскохозяйственных животных

Гербициды Химические препараты для уничтожения сорной и ядовитой

травянистой растительности

Гермициды Препараты, применяемые для уничтожения всех видов

микроорганизмов

Гормональные Синтезированные химические аналоги (модели) гормонов

Препараты насекомых. Нарушают важнейшие функции развития

(метаморфоза) и обмена веществ у насекомых

Десиканты Химические вещества, подсушивающие растения на корню

перед уборкой

Дефлоранты Препараты, беспечивающие опадение избыточной завязи

плодовых культур. Снижают нагрузку на плодовое дерево на

первых этапах формирования урожая

Дефолианты Препараты для предуборочного удаления листьев перед

механизированной уборкой, а в плодоводстве - для удаления

листьев у саженцев

Зооциды Препараты для борьбы с вредными позвоночными

(родентициды)

Имагоциды Препараты для централизованного уничтожения взрослой фазы

насекомых или клещей (имаго)

Инсектициды Собирательный термин, объединяющий химические и

микробиологические препараты для борьбы с вредными

насекомыми

Ихтиоциды Химические препараты для борьбы с сорными порода ми рыб

Ларвициды Препараты, применяемые для уничтожения личинок насекомых

и клещей

Лимациды Препараты для уничтожения слизней

Моллюскоциды Препараты для борьбы с моллюсками, в том числе с

брюхоногими (улитками)

Протравители Препараты для предпосевной обработки семян и посадочного

семян материала (клубни) для защиты всходов от болезней и

вредителей

Регуляторы Препараты, ускоряющие рост и развитие растений

роста

Репелленты Химические аналоги запахов, отпугивающие вредителей от

объекта питания

Скелциды Высокоспециализированные инсектициды для уничтожения

вредных жуков

Стерилянты Средства, нарушающие способность организма к размножению

Суперфиданты Химические вещества, в противовес антифидантам

(стимуляторы возбуждающие аппетит у вредных насекомых. Насекомые

"обжорства") с большой жадностью поедают корм, обработанный

суперфидантами, до тех пор, пока не наступает их гибель

("летальное обжорство")

Фумиганты Газообразные или парообразные химические препараты для

борьбы с вредными организмами в теплицах

Фунгистатики Химические вещества, временно задерживающие рост мицелия

грибов

Фунгициды Препараты, уничтожающие и подавляющие рост и развитие спор

или мицелия грибов - возбудителей заболеваний

сельскохозяйственных культур

Экдизоны Сложные химические синтетические препараты, аналоги (модели)

гормонов линьки насекомых. Их применение приводит к тому,

что линочные шкурки не сбрасываются, процесс питания

нарушается и насекомые гибнут, несмотря на обилие корма

Ювеноиды Синтетические аналоги ювенильного гормона, пагубно

действующие на развитие (метаморфоз) и обмен веществ у

насекомых

В настоящее время только в качестве гербицидов ежегодно описывается и патентуется до 5 тыс. соединений. Мировое производство пестицидов составляет более 1,2 млн т, а площадь их применения - 4 млрд га, что в среднем составляет до 30 мг/м2 в год.

Грамотное применение ядохимикатов обеспечивает хороший урожай. Но не имеет ли это последствий для окружающей среды и здоровья людей? Можно ли обойтись без химических препаратов, чтобы накормить планету? Скорее всего, пока это невозможно.

По поводу применения этих ядовитых веществ в настоящее время ведутся ожесточенные дискуссии. Одна точка зрения такова, что без пестицидов нам не обойтись. Многие понимают, что лучше урожай с химией, чем вообще никакого. Значит, необходимо разумно использовать те грозные яды, которые имеются на вооружении у человека. Это тем более актуально, так как пестициды отрицательно воздействуют и на животный мир экосистем. Неоднократно отмечалось прямое отравление насекомых-опылителей пестицидами, а не их остаточными количествами. Однако случаи смертельных отравлений чаще всего происходят не там, где пестицидов применяют много, а там, где их используют безграмотно. Сторонники применения пестицидов оперируют цифрами повышения урожая, однако экономисты подсчитали, что большую часть стоимости этого добавочного урожая съедает стоимость самого пестицида.

К тому же, ядохимикаты наносят огромный косвенный ущерб тем, что изменяют естественное соотношение видов в экосистеме. К примеру, после усиленной обработки плантаций хлопчатника к привычным вредителям - долгоносику и коробочному червю - прибавились табачная тля, хлопковая совка и практически неуязвимый паутинный клещ. Уже сейчас более 500 видов вредных насекомых устойчивы к какому-либо химикату, а около десятка - ко всем без исключения. Правительство Индонезии признало, что использование пестицидов при выращивании риса принесло больше вреда, чем пользы, поскольку в большей степени уничтожены были не вредители, а их естественные враги.

Еще в середине 70-х годов в СССР около 40% от общего числа ежегодно погибающих зайцев, кабанов, лосей, более 77% уток, гусей и боровой дичи, свыше 30% пресноводной рыбы гибло от отравления пестицидами. Таким образом, вывод однозначен: применение пестицидов носит разрушительный для естественных экосистем характер. Количество потребляемых ядохимикатов можно сократить без ущерба для урожая, поскольку 60-90% химикалий, которыми опрыскивают будущие урожаи, предназначены лишь для того, чтобы улучшать внешний вид продукции, а не ее качество.

Воздействие пестицидов проявляется на разных уровнях организации живого - экологическом, организменном, клеточном и молекулярном. Наиболее заметно влияние пестицидов на уровне целого организма. Вне зависимости от места применения того или иного препарата конечным пунктом накопления пестицидов и их продуктов считаются моря и океаны. Постепенное вымывание пестицидов из почвы приводит к их попаданию в речные бассейны.

Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем, требующих безотлагательного решения. В первую очередь это состояние атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов.

Состояние атмосферы определяет тепловой режим на нашей планете и непосредственным образом влияет на защитные функции озонового слоя. Результатом изменения теплового режима могут служить значительные колебания климатических условий. В свою очередь изменения климата на обширных территориях приведут к тяжелым экономическим последствиям, так как потребуют переориентации многих отраслей мировой экономики.

В настоящее время средняя концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 0,034%. Исследованиями медиков установлено, что для здоровья человека повышение концентрации СО₂ до 1% практически безвредно. Так что человечество еще имеет в запасе какое-то время для решения этой проблемы.

Напрямую с проблемой охраны атмосферного воздуха связано загрязнение окружающего пространства тяжелыми металлами. К тяжелым относят металлы с большой атомной массой (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, кадмий и др.).

В современной промышленности тяжелые металлы играют особую роль. Это связано с особенностями строения их атомов, а именно со способностью легко вступать в реакции с другими соединениями. Именно этими свойствами объясняется и значение тяжелых металлов в функционировании биологических систем. В окрестностях металлургических предприятий загрязнение природной среды тяжелыми металлами может достигать значительных величин, что вызывает нарушение происходящих в природе процессов. Из-за свойства легко принимать и отдавать электроны, а также образовывать стабильные комплексы с протеинами (белки, состоящие из остатков аминокислот, например, ферменты) тяжелые металлы играют важную роль в энергетическом балансе клетки и деятельности ферментов. Однако эта исключительная подвижность внешних электронов атомов тяжелых металлов может явиться причиной нарушения распределения электронов в клетке и развития токсикозов. Таков схематичный механизм действия тяжелых металлов на живую клетку.

Актуальность проблемы истощения водных ресурсов связана как с огромным водопотреблением, так и с загрязнением поверхностных и подземных вод. В итоге в ряде районом мира возникает острейший дефицит воды.

И, наконец, землян уже сейчас тревожит проблема земельных ресурсов. Земельный фонд уменьшается прежде всего из-за строительства, горнопромышленных разработок, почвенной эрозии, засоления, опустынивания.

В последнее время особую остроту приобрела проблема катастрофически быстрого сокращения площадей лесных массивов, особенно тропических. По данным ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), площадь под лесами на всем земном шаре составляет около 32%, из которых 12% являются труднодоступными. За последние три десятилетия площадь лесов уменьшилась на 1 млрд га, что составляет 20% их совокупной площади. Это самые большие потери лесных площадей за весь период истории биосферы.

Сведение горных лесов также чревато экологическими последствиями. Со склонов гор, лишенных зелени, дожди смывают почву, делая изменения необратимыми. Новые лесопосадки тут уже не приживутся. На равнинах происходит эрозия почв, земля родит все меньше, местное население лишается хлеба насущного - риса и злаков. Плодородные слои земной коры содержат 2 трлн т углерода, что в три раза превышает его количество в атмосфере. После вырубки деревьев углерод окисляется и улетучивается в атмосферу.

Неумеренный расход древесины приводит к возрастающему давлению на лесные экосистемы. Японцы за год выбрасывают столько одноразовых палочек для еды, что вместе взятые они смогли бы составить 10 млн досок длиной 2,5 м, шириной 10 и толщиной 5 см. Французский исследователь и журналист Люсьен Матье приводит такие цифры. Для печатания воскресных номеров газеты "Нью-Йорк таймс" древесины требуется в 4 раза больше, чем ее содержит весь Булонский лес в Париже. На один номер газеты расходуется 77 га леса. Совсем недавно Соединенные Штаты расходовали в год более 65 млн т бумаги, а это 1 млрд деревьев! Приплюсуйте сюда потребности остальных стран, и вы ужаснетесь. А ведь необходимо учесть, что большая часть древесины расходуется на рекламу. Таким образом, печатая рекламу, мы уничтожаем свое будущее.

Еще одна опасность для биосферы - так называемая дезертификация - опустынивание. Исследования в Судане показали, что южная граница Сахары с 1958 по 1975 год продвинулась к югу почти на 200 км. Территории с наиболее высокой степенью опустынивания составляют в Азии около 19%, в Африке 23%, в Австралии 45% и в Южной Америке около 10% от общей площади .

Американский натуралист Арнольд Ньюмен предлагает следующую теоретическую модель развития нашей планеты. "История эволюции насчитывает 3,5 миллиарда лет; приняв каждые десять миллионов лет за один день, мы получим условный календарный год. Жизнь зародилась в "январе". Затем появляются простейшие бактерии и необъяснимым образом почти мгновенно распространяются по всему свету. Первые водоросли возникают (судя по ископаемым остаткам) в начале "мая"; древнейшие морские черви формируются не раньше "ноября"; в середине "декабря" начинается переселение из плацентарных морей на сушу, а человек - запомните это! - выходит на сцену за 15 минут до конца года. За короткое время пребывания на земле мы успели натворить многое, о чем приходится сожалеть".