1. Понятие о техносфере и антропогенном обмене веществ.

В процессе производственной деятельности человек активно вмешивается в окружающую его природу. Сфера технического преобразования природы носит название техносферы. Подобно тому, как в биосфере существует биологический обмен веществ, в техносфере существует антропогенный обмен веществ – процесс обеспечения развития общества за счёт веществ и энергии окружающей среды, играющий всё большую роль по мере развития человеческого общества.

Антропогенный обмен представляет собой часть круговорота веществ на нашей планете, причём доля его стремительно возрастает и к настоящему времени стала основой в районах промышленных центров. Антропогенный обмен имеет ряд существенных отличий от биологического обмена веществ.

Основные причины следующие.

1. Любой технологический процесс начинается вводом исходных веществ (сырья) и завершается в конечном итоге выводом разнообразных готовых изделий и отходов. Иными словами, система антропогенного обмена в целом включает ввод природных ресурсов, их переработку, использование и вывод в окружающую среду отработанных веществ. Процесс этот носит линейный, незамкнутый и, следовательно, конечный характер, поскольку возвращение отходов и отработанных изделий в качестве исходного сырья всё ещё скорее исключение, чем правило.

В биосфере же любые отходы жизнедеятельности одних организмов являются пищей другим организмам. Поэтому суммарный процесс движения веществ в биосфере носит замкнутый, цикличный характер (теоретически бесконечный).

Эти принципиальные различия порождают и не могут не породить существенные противоречия в сосуществовании техносферы и биосферы на планете Земля.

Одним из проявлений этого противоречия является нарушение природного круговорота кислорода и углерода. В последнее время происходит интенсивное пополнение углекислым газом атмосферы за счёт:

1) сжигания ископаемого топлива;

2) развития химической и металлургической промышленности;

3) сокращения биомассы лесов;

4) интенсивного развития транспорта.

Сейчас антропогенное поступление СО₂ в атмосферу в 100-200 раз превышает его естественную производительность в процессе дыхания растений и животных.

Большинство данных свидетельствует, что за последнее 100 лет общая концентрация углекислоты в атмосфере выросла на 10-15%. Этот прирост не может не вызвать глобальных климатических явлений на планете. Дело в том, что СО₂ обладает способностью вызывать «парниковый эффект», основаны на том, что углекислый газ беспрепятственно пропуская солнечные лучи, является в то же время непроницаемым для теплового излучения нашей планеты. Действие СО₂ весьма схоже с тем, как сквозь оконные стёкла автомобиля солнечные лучи проникают в салон и нагревают сиденья и прочие предметы. Однако, пропуская солнечные лучи, стекло не выпускает тепло, отчего внутри автомобиля становится всё более жарко.

По расчётам учёных увеличение температуры Земли всего на 2^оС может привести к катастрофическим последствиям; одно из них – затопление части материков растаявшими ледниками Арктики и Антарктиды.

С другой стороны тревожными выглядят долгосрочные прогнозы возможного снижения концентрации О₂ и О₃ в атмосфере. Антропогенный расход кислорода на сжигание топлива, окисление различных соединений и т.д. составляет сейчас 10-16% от того количества кислорода, которое продуцируют растения всей планеты в процессе фотосинтеза.

2. Второе отличие – различие между темпами введения новых химических соединений и химических элементов в антропогенный обмен веществ и биологический обмен веществ.

По данным статистики в результате деятельности человека в окружающую среду введено около 4 млн. посторонних химических веществ, которые в биосфере не встречаются, т.е. эти вещества являются чужеродными для биосферы. Ежегодно это количество увеличивается на 6 тыс. новых химических соединений. Таким образом, видно, что темпы прироста новых химических соединений в техносфере велики.

В биосфере же, наоборот, введение нового химического соединения в биологический круговорот веществ происходит очень медленно, т.е. биосфера очень медленно приспосабливается к введению в круговорот чужеродных химических веществ, во много раз медленнее, чем способна их вырабатывать техносфера.

Чужеродные вещества, выбрасываемые техносферой в окружающую среду, практически не усваиваются организмами и поэтому накапливаются, постепенно превращая окружающую среду в гигантскую свалку. Следует также помнить, что любое чужеродное вещество, не входящее в биологический круговорот веществ, отрицательно влияет на жизнедеятельность живых организмов.

С другой стороны известно, что химический состав живого вещества близок к химическому составу литосферы, но всё же биосфера содержит одних элементов меньше, а других больше, чем литосфера. В состав живых организмов входит всего лишь 40 химических элементов, которые в таблице Д.И. Менделеева занимают верхние 4-е ряда, т.е. эти элементы являются лёгкими. Из тяжёлых химических элементов в состав живых организмов входит лишь железо. Концентрация других тяжёлых элементов в живом веществе в тысячи и миллионы раз меньше, чем в литосфере.

Но, как раз, именно тяжёлые элементы вошли в кровь и плоть человеческой цивилизации. Человечество извлекает из земных недр многие миллионы тонн меди, олова, кобальта, свинца, хрома и других элементов и использует их для технологических и прочих нужд. Трагедия в том, что спустя определённое время, исчисляемое годами, большая часть этих «элементов прогресса» возвращается в окружающую среду в виде твёрдых, жидких и газообразных отходов. Эти отходы вливаются в общий круговорот веществ в природе и, в конце концов, внедряются в живое вещество биосферы.

Таким образом, в настоящее время складывается такая ситуация, которую ещё Энгельс проницательно предсказал в своей «Диалектике природы». Он предупреждал: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых».