3.7. Нарушение круговорота вещества в социоприродных экосистемах
Для анализа воздействий антропогенных факторов на экосистемы ранее было введено понятие социоприродной экосистемы, в состав которой включена социальная компонента, т.е. человеческое общество, обладающее в современной истории преобразующей силой геологического масштаба. Чтобы наиболее четко выявить специфику воздействий на природу, оказываемых человеческим обществом на различных этапах исторического развития, экологами был проведен сравнительный анализ антропогенных воздействий на природную среду путем рассмотрения круговорота веществ в трех различных глобальных социоприродных экосистемах (по Рамаду, 1981):
экосистема первобытного общества,
экосистема аграрной цивилизации,
экосистема современной промышленной цивилизации.
Вводя в схемы круговорота еще одно звено трофической цепи – человека как суперхищника, потребляющего в пищу органическое вещество продуцентов и консументов 1-го и 2-го порядков, можно выявить основные закономерности осуществления круговоротов вещества в трех указанных видах экосистем и оценить энергетические потребности человека в каждой из этих экосистем. Прежде чем сформулировать эти закономерности, дадим здесь краткую характеристику взаимоотношений социальной и природной составных частей этих трех видов экосистем.
На первобытном этапе человеческой истории главной целью людей было приспособление к природе. Пока человек занимался собирательством и охотой, его деятельность не оказывала существенных воздействий на другие компоненты системы, т.е. антропогенная нагрузка на природную среду была незначительной. Энергетические потребности человека ограничивались удовлетворением его естественных потребностей как биологического вида и могут быть оценены известной величиной 4000 ккал в сутки (на одного человека или иначе, на душу населения). Все отходы жизнедеятельности организмов, как и самого человека, представляли собой органические остатки, перерабатываемые в экосистеме редуцентами в минеральные вещества. Следовательно, все отходы в экосистеме первобытного общества были биологически разрушаемыми и усваивались в экосистеме, т.е. круговорот веществ в ней был замкнутым (рис. 10).
Рис.10 Схема круговорота веществ в социоприродной
экосистеме первобытного общества
Возросшая численность человеческой популяции потребовала от общества поиска новых способов обеспечения членов человеческого общества пищей в условиях ограничения площади сбора пищи, приходящейся на душу населения. Такой способ был найден – это переход от охоты и собирательства злаков к выращиванию домашнего скота и земледелию, т.е. к аграрным технологиям производства пищи. Появляется новый тип социоприродной системы, в которой антропогенная нагрузка становится уже существенной и заметны результаты воздействия на состояние природной среды: возникают большие города, дороги, каналы и т.п. Появляются обезлесенные территории, опустыненные земли. Сегодня в безжизненных пустынях археологи находят следы некогда процветавших, а затем неосознанно разрушенных социоприродных экосистем. По оценкам экологов, в аграрной экосистеме энергетические потребности человека удвоились за счет затрат на обеспечение жильем и содержание скота, а также тягловых затрат в земледелии. Однако отходы остались качественно такими же, что и в предыдущем случае, т.е. биологически разрушаемыми с помощью редуцентов и усваиваемыми в экосистеме.
Рост численности народонаселения на планете заставил общество приблизительно два столетия назад перейти от чисто аграрных технологий обеспечения себя пищей к промышленному производству продуктов питания. Но этот технологический переход человечества вызвал кардинальные изменения во взаимоотношениях общества с природой, привел к колоссальным изменениям в культуре и в образе жизни человека. А начиная с середины ХХ века в мире разворачивается научно-техническая революция. С использованием достижений науки создаётся новое поколение техники, обеспечивающей интенсификацию физической и умственной деятельности людей, возникают новые виды энергетики (например, атомная). В результате этого возможности общества воздействовать на природу небывало возросли, как и возросли запросы человека в удовлетворении разнообразных потребностей. Человечество продолжает наращивать темпы потребления, истощая природные ресурсы. Отчуждение общества от природы отражается и в характере производства, которое становится всё более природонесообразным. Промышленное производство всё в большей степени противоречит естественному круговороту веществ в природе, нарушает его, выбрасывая в окружающую природную среду отходы жизнедеятельности в биологически неусваиваемой форме (свалки, отвалы горной породы, лом металлов, использованные пластмассовые изделия и др.), что загрязняет природную среду.
Схема круговорота веществ, соответствующая этому третьему виду (социоприродных экосистем промышленного типа), приведенная на рис.11, иллюстрирует образование и накопление в природной среде большого объема неусваиваемых природой отходов. Энергетические потребности человека в экосистеме промышленной цивилизации уже существенно возрастают и оцениваются величиной 50–200 тыс. ккал в сутки. И следовательно, возникшие на данном этапе развития общества дополнительные энергетические потребности человека во много раз превышают его естественные потребности в пище.
Рис. 11 Схема круговорота веществ в социоприродной экосистеме
индустриального общества
Существенные особенности трех видов социоприродных экосистем кратко можно сформулировать в следующем виде:
- в экосистеме первобытного общества:
удельные (на душу населения) суточные энергетические потребности человека составляют около 4 тыс. ккал;
круговорот вещества замкнут, так как все отходы жизнедеятельности усваиваются в экосистеме;
- в экосистеме аграрной цивилизации:
удельные суточные энергетические потребности человека около 8 тыс. ккал;
круговорот замкнут (отходы усваиваются в экосистеме);
- в экосистеме современной промышленной цивилизации:
удельные суточные энергетические потребности человека возрастают до 50-200 тыс. ккал;
круговорот веществ разомкнут вследствие образования в экосистеме большого объема биологически неразрушаемых отходов, которые не усваиваются в экосистеме и выводятся из круговорота веществ.
Как видно из выше изложенного, антропогенные нарушения эволюционно сформировавшихся биогеохимических циклов, проявляющиеся в выведении из экосистем значительных объемов вещества («размыкание» круговоротов), приводят к накоплению в биосфере больших объемов биологически неразрушаемых и неусваиваемых природными экосистемами отходов, понимаемых в данном случае в широком смысле (сточные воды, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, накопление твердых отходов в литосфере). Рассмотрение схемы круговорота веществ в социоприодной экосистеме промышленного типа высвечивает две глобальные экологические проблемы:
- проблема загрязнения окружающей среды (жидкими и газообразными отходами),
- проблема отходов (твердых, радиоактивных и др.).
Рассмотрению первой из этих глобальных проблем посвящен следующий раздел книги.