79 АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
реклама
79 экология: концепции и решения АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ Баришполец В. А. Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 119333 Москва, Россия Поступила 04.04.2011 В статье рассмотрены глобальные экологические интересы и, исходя из них, выполнен системный анализ глобальных экологических изменений и их влияния на жизнь на Земле. Показано, что к глобальным экологическим проблемам относятся изменение климата, загрязнение окружающей среды, деградация почвы, сокращение биоразнообразия и др. На основе анализа этих проблем сделан вывод, что обеспечение экологического благополучия на Земле возможно только с помощью усилий всего мирового сообщества. Ключевые слова: окружающая среда, биосфера, климат, атмосфера, водные системы, почва, лес, биоразнообразие. УДК 519.61 Содержание деятельности практически не нарушал равновесия биосферы. Однако в последние два столетия, расширяя промышленную деятельность, чеих ловечество активно вторглось в живой мир Земли. Человек воздействует на биосферу локально – в сотнях миллионов мест выбрасываются загрязняющие вещества в реки и воздух, сносится плодородный слой почвы, вырубаются леса, разрушаются местообитания растений и животных. Огромное количество мелких локальных воздействий приводит к глобальной деградации окружающей среды: истощению природных ресурсов, гибели ряда видов растений и животных, разрушению естественных экосистем (озер, лесов). Биосфера – еди1. ВВЕДЕНИЕ Существование человека неразрывно связано ная си­стема, охваченная круговоротами веществ, и с определенными условиями окружающей среды миллионы локальных воздействий вызывают гло(температура, влажность, состав воздуха, качество бальные изменения во всех компонентах биосфеводы, состав пищи и другие). Эти требования вы- ры. Все неблагоприятные изменения в биосфере рабатывались в течение многих тысячелетий су- воздействуют как на животный и растительный ществования человека. Изменение этих факторов мир, так и на человека. Экологи­ческие проблемы или отклонение их от нормы влияет на жизнь че- на национальном и глобальном уровне тесно свяловека, что и составляет суть глобальных экологи- заны с экономическими и социальными проблемами, являясь часто их следствием или причиной. ческих проблем. 1. Введение (79) 2. Глобальные экологические интересы (79) 3. Глобальные экологические изменения и влияние на жизнь на Земле (80) 3.1. Глобальные изменения климата (80) 3.2.Загрязнение окружающей среды (86) 3.3. Деградация почвы (89) 3.4. Уничтожение лесов (91) 3.5. Сокращение биоразнообразия (92) 4. Демографический взрыв (93) 5. Проблемы энергетики (94) 6. Заключение (94) Литература (95) Человек является элементом биосферы – наружной области Земли, в которой не только существует жизнь, но и сама она в той или иной степени видоизменена или сформирована жизнью. Все жизненные ресурсы – воздух, пищу, воду и значительную часть энергетических и строительных ресурсов – он получает из биосферы. В биосферу же человек сбра­сывает отходы – бытовые и промышленные. Долгое время такой тип человеческой 2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИНТЕРЕСЫ Атмосферный воздух, планетарные запасы воды (в том числе пресной), озоновый слой, биологическое разнообразие земной биосферы, благоприятный для жизни климат и др. – все это глобальные экологические блага (гло­бальные общественные блага). Для них характерны неисключимость их из жизни человечества, а также ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 80 Баришполец В.А. экология: концепции и решения невозможность конкуренции в их потреблении между странами и поколениями. Мировое сообщество испытывает насущную потребность в благоприятной окружающей среде, способной восстанавливаться после антропогенного воздействия, не оказывая вредного воздействия на его жизнь и здоровье. Будущее человечества напрямую связано с состоянием окружающей среды и полностью зависит от отношения к этой проблеме жителей планеты. Главным богатством человечества и безусловной ценностной категорией, определяющей сущность глобальных экологических интересов, является качество природной среды – чистый воздух, ненарушенные ландшафты, чистая вода (по данным Всемирной организации здравоохранения, 80% всех болезней возникает в результате потребления некачественной питьевой воды). Возрастающий риск для жизни и здоровья людей из-за снижения качества окружающей среды в связи с ростом промышленного производства, постоянная угроза крупных природных и техногенных катастроф (их количество и ущерб от них растет) и деградация природных экосистем, непомерный груз отходов (около 90% потребляемых ресурсов идет в отходы) с каждым днем становятся все более актуальными экологическими проблемами. Экстенсивная экономическая деятельность человечества в последние три века осуществля­лась без учета глобальных экологических инте­ресов и характеризуется неудержимым ростом производства и потребления, расточительным расходованием природных ресурсов и энергии. Потребительское отношение к природе поста­вило ее на грань выживания. С середины ХХ в. уничтожено 2/3 лесов, которые осуществляют поглощение углекислого газа из атмосферы; утрачено 2/3 почв сельскохозяйственного назначения; крайне истощены биоресурсы Мирового океана, морей и рек, биоразнообразие планеты; значительно возросли выбросы парниковых газов (углекислого газа, метана, окислов азота, хлорфторуглеродов и др.) и их концентрация в атмосфере. Глобальное загрязнение окружающей среды привело к снижению иммунитета и ухудшению здоровья людей, к появлению новых болезней, в том числе СПИДа. Экологические проблемы по глубине негативного воздействия и катастрофическим для всего живого последствиям несравнимы ни с какими 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит другими проблемами. Причинами экологического кризиса во многом является его антропогенный характер, обусловленный экологической неграмотностью населения, экологическим нигилизмом лиц, принимающих решения. Психологической предпосылкой глобального экологического кризиса стала ложная доминанта, бытующая в сознании человека, – чувство собственного превосходства над природой и, как следствие, – безответственное отношение к ней. Политическая недальновидность в подходе к решению экологических проблем подрывает жизнеспособность планеты, здоровье ее населения, а значит, представляет угрозу глобальным экологическим интересам, соответственно и национальным интересам отдельных стран мира, которые все более дифференцируются по степени их защищенности. Усилия мирового сообщества по установлению нового, более справедливого экологического порядка необходимо сочетать с отстаиванием национальных интересов. 3. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ 3.1. Глобальные изменения климата Одной из глобальных экологических проблем, порожденной совместным действием природообусловленных и антропогенных причин, являются климатические изменения, вызывающие особую озабоченность мирового сообщества в связи с тем, что они могут привести к глобальным катастрофическим последствиям. Под климатом принято понимать усредненное значение погоды за длительный промежуток времени, то есть климат — это средняя погода, которая характеризуется мгновенным состоянием некоторых непрерывно меняющихся метеорологических элементов и атмосферных явлений (температура воздуха, абсолютная и относительная влажность, облачность, атмосферные осадки, атмосферное давление, скорость и направление ветра, туманы, ураганы и др.). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени в несколько десятилетий. экология: концепции и решения Для понимания сути изменения климата необходимо рассмотреть климатическую систему Земли. Мы живем на Земле благодаря энергии, излучаемой Солнцем, и явлению, известному под названием парниковый эффект, который заключается в следующем. Часть солнечной радиации, достигая Земли, сразу отражается атмосферой или поверхностью планеты, другая часть проходит через чистую атмосферу и поглощается Землей. Некоторые газы (в том числе и озон) удерживают определенное количество энергии, излучаемой обратно с поверхности Земли, что позволяет температуре Земли оставаться в допустимых для человечества пределах. Это и есть парниковый эффект. Он является необходимым условием жизни на Земле. Без него жизнь в нынешнем состоянии была бы невозможна. Однако этот эффект не должен прогрессировать, особенно высокими темпами, так как это может привести к резкому потеплению. Кроме этого климатическая система Земли определяется целым комплексом астрофизических, биологических, геологических, химических процессов и т.д. Эти процессы тесно связаны друг с другом, и изменения в любой из этих систем могут сказаться на других системах. Поэтому при рассмотрении проблем изменения климата необходим комплексный подход, охватывающий все возможные естественные и антропогенные процессы. Взаимосвязи различных компонентов климатической системы, механизмы воздействия антропогенных факторов на них и на характеристики климата остаются в значительной степени неясными. Однако динамика этих характеристик за 400-500 млн. лет относительно хорошо изучена по палеоданным. В настоящее время резко активизировались споры между сторонниками влияния на климат так называемых парниковых газов антропогенного происхождения и учеными физического профиля, объясняющими изменения климата чисто природными причинами. Главным аргументом первых является приблизительно одновременное повышение температуры земной поверхности за последние 30 лет с дополнительным накоплением в атмосфере антропогенного углекислого газа. Ученые физического профиля ищут объяснения этих и многих других климатических процессов в рамках строгих законов современной физики. Гипотеза дополнительного накопления парниковых газов и их влияния на потепление климата, АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ как очевидная, сейчас принимается на веру, практически без всякой научной проверки. Эта точка зрения полностью доминирует в заключениях Межправительственной группы экспертов по изменению климата, организаций ГРИНПИС, программы ООН по окружающей среде, Всемирной метеорологической организации, а также в выводах европейских экологических организаций. Ученые физического профиля высказывают другую точку зрения, считая в соответствии с физической теорией климата Земли, что температура тропосферы (нижнего слоя атмосферы) и земной поверхности зависит от нескольких факторов. Эта теория позволяет рассчитывать влияние на климат каждого из факторов в отдельности и их суммарное влияние. При этом оказалось, что доминирующим процессом, управляющим выносом тепла и распределением температуры в тропосфере, является конвенция воздушных масс. Эта теория также позволила определить и проверить по геологическим данным эволюцию заемного климата на протяжении прошлых 4 млрд. лет. За это время на фоне возрастающей светимости Солнца происходило закономерное похолодание климата от архейской эпохи, с плотной углекислотной атмосферой и горячим климатом со средними температурами около +70°С, до наших дней со средней температурой 15°С. Основным фактором такого похолодания было снижение атмосферного давления с 4-5 атмосфер в архее до 1 атм. сегодня, причины которого также объясняются физиками. При этом физическая теория климата однозначно показывает, что накопление в атмосфере углекислого газа никак не приводит к потеплению климата, а при его высоких концентрациях наоборот способствует только похолоданию. Глобальные естественные изменения климата. После возникновения жизни климат на Земле никогда не был постоянным. Глобальные естественные климатические изменения представляют собой часть всеобщих изменений природной среды на Земле. Глобальный климат представляет собой пространственно-временное состояние атмосферы и развивающихся погодных процессов вблизи земной поверхности. Он является результатом сложного взаимодействия различных факторов, которые находятся в каждый момент времени в определенном равновесии. Глобальный климат – это чрезвычайно сложная ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 81 82 Баришполец В.А. экология: концепции и решения сбалансированная система, очень чувствительная к количеству солнечной радиации, поглощаемой земной поверхностью и атмосферой. Известно, что солнечная активность меняется по различным циклам, что приводит к изменениям климата на планете. На радиационный режим также влияет изменение параметров орбиты Земли и наклона оси вращения Земли. С колебаниями глобального радиационного баланса связаны значительные многолетние изменения температурных условий у поверхности Земли. Глобальный климат определяется температурным режимом атмосферы, океана и тер­ритории суши, циркуляцией атмосферы и океана, закономерностями глобального водообмена, состоянием оледенения и биосферы, газообменом атмосферы и ее давлением. К естественным факторам, реально определяющим глобальные изменения климата, также относятся тектонические движения, меняющие соотношения площадей водной поверхности Земли и суши. Значительное влияние на проникновение солнечной радиации к земной поверхности могут оказывать мельчайшие частицы – продукты вулканической деятельности и другие естественные факторы. Длительные климатические изменения устанавливаются по геологическим и палеогеографическим данным, более кратковременные – исторические – на основе анализа археологических и летописных свидетельств, современные – по инструментальным метеорологическим наблюдениям. В последнее время используются данные бурения ледниковых покровов в Гренландии и Антарктиде, позволяющие по изотопному анализу керна достаточно точно определить температуру, количество осадков и газовый состав атмосферы за 200-300 тыс. лет. Все это позволяет установить циклы изменений климата, отражающие астрономические факторы. Хронология палеоклимата показывает большую изменчивость климатической системы вне влияния человека, причем размах естественных колебаний превосходил возможное изменение климата под влиянием дополнительного парникового эффекта газов, поступивших в атмосферу за последние два столетия в результате деятельности человека. В истории Земли были периоды, когда человека вообще еще не было, а температура превышала нынешнюю на 10–12°С. Метеорологи отмечают, что между 1150 и 1300 гг. в Европе наблюдался наиболее теплый период, когда климат 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит был более жарким, нежели сегодняшний. Даже в Гренландии температура июля–августа достигала 9°С. Здесь росли большие деревья, трава, было много рыбы и зверья. Один из аспектов глобальных климатических изменений – потепление климата – повышение средней температуры атмосферы Земли, вызываемое как естественными факторами, так и антропогенными причинами (дополнительный парниковый эффект и др.). Выбросы парниковых газов. Предположительно одной из причин глобального потепления является постепенное увеличение содержания в приземном слое атмосферы пыли, углекислого газа (СО2), метана (СН4), закиси азота (N2O), фреонов (хлорфторуглеродов) технического происхождения, а также некоторых других газов и паров воды, которые препятствуют длинноволновому (инфракрасному) тепловому излучению с поверхности Земли, создавая дополнительный парниковый эффект. Смесь пыли, паров воды и газов в атмосфере действует как полиэтиленовая пленка над парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, но задерживает рассеиваемое почвой тепло, в результате чего под пленкой создается теплый микроклимат. При этом необходимо отметить, что из существующих парниковых газов особо выделяют только три: водяной пар, СО2 и метан. Из низ человек активно воздействует только на концентрацию СО2 в атмосфере и в меньшей степени на метан. На водяной пар влияние практически не оказывается. Однако при потеплении концентрация водяного пара должна увеличиваться за счет повышения испарения воды в результате усиления таяния ледников, которое приведет к значительному повышению уровня Мирового океана, а из толщи вечной мерзлоты будет выделяться содержащийся в ней метан. На протяжении веков температура на планете то росла, то падала. По палеоданным достоверно известно, что в прошлом средняя приземная температура не раз достигала больших значений, чем в последние годы ХХ в. И причина такой цикличности пока полностью не ясна. Анализ ледникового керна с антарктической станции «Восток» показал существование очень тесной связи между содержанием в атмосфере СО2 и ее температурой. Исследования показали, что за последние 400 тыс. лет концентрация СО2 на планете также экология: концепции и решения изменялась с определенной периодичностью и в данный момент мы находимся в стадии ее повышения, но само повышение настолько большое, что таких высоких значений СО2 не было за весь этот большой период. При этом резкий рост совпал как раз с началом индустриальной деятельности человека. Хотя исключать суперпозицию неведомых нам природных процессов также нельзя. С 1860 г. средняя температура на земном шаре повысилась на 0.5-0.7°С, что связывают с естественными природными процессами, а также, как предполагается, с антропогенным накоплением парниковых газов в атмосфере. Однако, если взять последние 110 лет, то известно, что с 1900 г. по 1910 г. средняя температура на планете уменьшалась, а затем к концу 1930-х гг. возросла почти на целый градус. Примерно с 1940 г. по 1975 г. наблюдалось снижение температуры приблизительно на 0.2°С. Начиная с 1975 г. температура опять стала подниматься вплоть до нынешнего времени (максимальный прирост в 1998 г. и 2000 г.). Глобальное потепление климата проявляется в Арктике в 2-3 раза сильнее, чем на остальной части планеты. Если нынешние тенденции сохранятся, то уже через 20 лет из-за уменьшения ледяного покрытия Гудзонский залив может стать непригодным для обитания полярных медведей. А к середине века навигация по Северному морскому пути может увеличиться до 100 дней в году. Сейчас она длится около 20 дней. До развития промышленности природные парниковые газы обеспечивали нагрев земной поверхности до +15°С. Но с конца XVIII в. содержание СО2 и метана в атмосфере начало увеличиваться. Так, с 1960 г. по 1990 г. концентрация СО2 возросла с 315 до 360 ррм (ррм – одна миллионная часть), концентрация метана с начала XIX в. почти удвоилась. Добавочное поступление СО2 связано в основном со сжиганием топлива, а также со сведением лесов и минерализацией гумуса пахотных почв. Возрастание концентрации метана в атмосфере объясняют увеличением поголовья скота (СН4 – один из продуктов метаболизма жвачных жи­вотных), переувлажнением земель при культивации риса и возрастанием добычи угля, в залежах которого этот газ накапливается. Является ли добавочный парниковый эффект одной из причин повышения температуры Земли? Большинство климатологов отвечают на этот вопрос утвердительно. Вклад в парниковый эффект, АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ по данным ученых, СО2 – 66%, СН4 – 18%, фреонов – 8% и других газов, включая N20, – 8%. Главным источником СО2 являются промышленные выбросы. В конце ХХ в. человечество сжигало ежегодно 4.5 млрд. т угля, 3.2 млрд. т нефти и нефтепродуктов, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превратилось в углекислый газ, содержание которого в атмосфере выросло с 0.031% в 1956 г. до 0.035% в 1992 г. и продолжает расти. Резко увеличились выбросы в атмосферу и другого парникового газа – метана. Вклад различных стран в эмиссию парниковых газов иллюстрируют следующие данные по эмиссии СО2: США - 22%; Россия - 11%; Китай - 10%; Германия - 4,8%; Япония – 4.4%; др. страны – 48.8%. Доля России в 1990 г. в глобальной эмиссии метана – 7.2%; закиси азота - 10%. По прогнозам, если концентрация СО2 в атмосфере достигнет 600 ррм, температура биосферы повысится на 1°С к 2025 г. и на 3°С к концу ХХI столетия. В настоящее время существует около десяти сценариев, как может меняться климат. По оптимистическому – температура за 100 лет повысится на 1.5°С, по самому пессимистическому – на 4.5°С, и вот тогда начнет таять лед Антарктиды, особенно западной ее части, и Гренландии. Если не принять меры, последствия могут оказаться для многих береговых районов Земли катастрофическими. Однако важно четко понимать, что все это гипотетические сценарии, их вероятность может оказаться ничтожной. Ученые сегодня не могут сказать точно, с какой скоростью и как изменится климат, но определенные предсказания климатических сдвигов имеются. Наибольшие изменения наблюдаются в погоде: увеличение числа экстремально жарких дней, длительные засухи, сме­няющиеся проливными дождями, страшные ураганы, штормы и смерчи, причудливые, непредсказуемые смены погоды. Потепление мо­жет изменить привычную, частично прогнозируемую схему зарождения тайфунов, привести к уменьшению количества осадков в основных зерновых районах – в США, Китае, Казахстане, к резкому уменьшению урожая риса в Азии (в этом регионе 60% населения потребляют рис как основной продукт), вызвать усиление опустынивания в Африке и на Среднем Востоке, стать причиной гибели тропических лесов в Африке и Южной Азии. ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 83 84 Баришполец В.А. экология: концепции и решения Частичное таяние льдов и подъем уровня Мирового океана, вызванные потеплением, страшны тем, что большинство людей живет на побережьях. Подъем моря на 1 м приведет к затоплению 25% культивируемой дельты Нила в Египте, а в Бангладеш под водой может оказаться от 12% до 28% территории страны. Под угрозой находятся огромные прибрежные города США, Индии, Китая. Необходимо заметить, что климатические изменения могут породить не только физические изменения, изменения в области природной среды, но и межгосударственные противоречия, связанные с поиском и добычей энергоносителей, доступ к которым обеспечивается в результате климатических изменений (например – Арктический шельф), с использованием морских транспортных путей, биоресурсов, с дефицитом продовольственных ресурсов, с военным планированием и др. Уже сегодня приполярные страны предпринимают активные шаги по расширению своего научноисследовательского, экономического и даже военного присутствия в зоне Арктики. Может появиться новая угроза – «экологические (климатические) беженцы» из соседних государств. Возможно возникновение новых видов заболеваний, распространение в северные широты болезней, типичных для теплого климата. Таким образом, возможное изменение климата, обусловленное изменением газового режима атмосферы, неизбежно вызовет сдвиги экологического и социального характера в биосфере и мировом сообществе. В 1992 г. в ситуации неопределенности – почему и как меняется климат – на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-деЖанейро (Бразилия) была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата. Конвенцию подписали более 180 государств. Она вступила в силу 21.03.1994 г. Целью Конвенции является стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему. Участники Конвенции (Россия с 1994 г.) обязались принимать предупредительные меры в области прогнозирования, предотвращения или сведения к минимуму причин изменения климата и смягчения его отрицательных последствий. Конвенция не содержит количественных обязательств, поэтому в интересах ее практической 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит реализации в 1997 г. в Киото (Япония) на международном саммите под эгидой ООН подписан протокол, который содержит обязательства государств по конкретным объемам сокращения выбросов в атмосферу парниковых газов. Выполнение этих обязательств должно привести к снижению объема эмиссии на 5.5% по сравнению с 1990 г. Киотский протокол вступил в силу 16.02.2005 г. По состоянию на 26.03.2009 г. Протокол ратифицирован 181 страной мира (совокупно ответственными за более чем 61% общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США, которые подписали, но не ратифицировали протокол (имеют наибольший объём выбросов парниковых газов в атмосферу – 21%). Россия ратифицировала его 5.11.2004 г. Первый период осуществления протокола начался 1.01.2008 г. и продлится 5 лет, до 31.12.2012 г., после чего, как ожидается, ему на смену придет новое соглашение. Чтобы остановить рост парниковых газов в соответствии с Киотским протоколом надо потратить триллионы долларов. Однако, удастся ли это сделать, даже потратив такие фантастические суммы, большой вопрос. Ведущие ученые России заявили, что Киотский протокол научно не обоснован, он базируется на интуитивных соображениях. Ученые физического профиля на основании проведенных расчетов утверждают, что в дальнейшем нас ждет похолодание климата. Поэтому ратификация Киотского протокола Россией больше политический шаг, чем практический. В декабре 2009 г. в Копенгагене (Дания) прошла Конференция ООН по проблемам глобального изменения климата, в которой принимали участие представители 192 стран. Изначально предполагалось, что на этой встрече будет подписан документ об ограничениях на промышленные выбросы в атмосферу, который заменит Киотский протокол. Однако странам не удалось договориться об этом из-за серьезных разногласий между развивающимися и развитыми странами. Итоги такого масштабного мероприятия оказались более чем скромными. Договорились лишь о «дорожной карте»: что делать дальше, где собраться, о чем говорить. В заключение можно сказать: у науки пока нет четких представлений о том, как и почему меняется климат, здесь много неопределенности. Поэтому ученые всего мира продолжают спорить о глобальных последствиях, связанных с изменением экология: концепции и решения климата. Здесь далеко не все так очевидно, как иногда представляется экологам и людям, которые с достаточно высокой степенью внимания следят за этими процессами. Пока нет единого прогноза и точного сценария этих процессов. Истощение озонового слоя. В последнее время предметом особого беспокойства международного сообщества стало истощение озонового слоя, который также относится к климатообразующим факторам. Озоновый слой, или озоносфера, – слой в пределах стратосферы (на высоте 10-50 км), представляющий собой уникальную самосбалансированную систему, отличающийся повышенным содержанием озона (О3), – задерживает большую часть космического излучения (в т. ч. ультрафиолетовую радиацию), гибельного для всего живого. Однако уже ряд лет отмечается истощение озонового слоя, что, вероятно, связано с попаданием в верхние слои атмосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ) в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или деятельности человека. Это является причиной повышения уровня ультрафиолетового излучения, которое достигает Земли, что может привести к существенным изменениям в биосфере. Возрастание дозы ультрафиолетового излучения вызывает увеличение смертности, заболеваний раком кожи и катарактой, повреждение генетического материала ДНК у людей, приводит к нарушениям условий существования флоры и фауны на поверхности планеты, к видоизменениям растительности, трансформации и нарушению балансов водных и других экосистем, а также к разрушению многих материалов (дерево, пластик, резина и др.). Истощение озонового слоя состоит в сокращении количества и соответс­твенно доли (плотности) молекул озона в составе газов озоносферы (прежде всего за счет замещения О3 обычным молекулярным кислородом О2), что приводит к уменьшению экранирующего эффекта озоносферы и усилению потока ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. За последние 10 лет среднегодовая концентрация озона в средних и высоких широтах на высоте около 20 км снизилась примерно на 10%. Впервые истощение озонового слоя установлено осенью 1985 г. по данным спутниковых наблюдений, когда над Южным полюсом был зарегистрирован участок озоносферы размером АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ около 1 тыс. км с примерно 50% снижением концентрации озона, получивший название «озоновая дыра». Регулярные наблюдения позволили получить данные о динамике изменения ее местоположения и обнаружить новые озоновые дыры, в том числе несколько меньших размеров и мощности в Северном полушарии (1992 г.). В 1995 г. над Восточной Сибирью было зарегистрировано рекордное падение содержания озона – более чем на 40%, а в октябре–ноябре 1996 г. – самая крупная и глубокая «яма» над Антарктидой. Формирование озоновых дыр над полярными районами Земли связано с особенностями циркуляции атмосферы, ведущими к накоплению в этих районах значительного количества ОРВ. Полученные данные однозначно показывают, что за период наблюдений концентрация озона в среднем уменьшается, хотя и неравномерно географически, причем для каждого конкретного участка может иметь немонотонный характер. Ученые прогнозируют, что озоновые дыры могут в ближайшее время возникнуть над Скандинавией, Россией, Канадой. Никаких палеоданных, на основе которых прямо или косвенно можно было бы судить о плотности озона в озоносфере до начала регулярных наблюдений в середине 1980-х гг., в настоящее время не известно. Наблюдаемое истощение озонового слоя связывают, главным образом, с широким промышленным использованием хлорфторуглеродов (ХФУ, синонимы – галокарбоны, фреоны, хладоны) – веществ, искусственно синтезированных в ХХ в., не встречающихся в при­родных системах и употребляемых в качестве хладагентов, вспенивателей, растворителей, пожаротушащих средств и пр. Их массовое производство началось в 1950-х гг. и в 1980-х гг. превысило для мира в целом 1.1 млн. т в год. Озоноразрушающее действие ХФУ было обнаружено в 1974г. в лабораторных экспериментах, и тогда же была выдвинута гипотеза, согласно которой их широкомасштабное применение может повлечь истощение озонового слоя. Каждая молекула ХФУ содержит атом хлора, который выполняет роль катализатора для реакции превращения озона в обычный молекулярный кислород. Молекулы ХФУ при их попадании в атмосферу могут подниматься в озоносферу и обусловливать указанную реакцию. Они являются долгоживущими. В зависимости от типа ХФУ могут ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 85 86 Баришполец В.А. экология: концепции и решения существовать в озоносфере до 70 лет и за это время разрушить до 200 тысяч молекул озона. С конца 1970-х гг. ведутся регулярные наблюдения за концентрацией ХФУ и регистрируется ее непрерывное возрастание, в том числе и в озоносфере. К ОРВ, помимо ХФУ, относят окислы азота, метан, двуокись углерода, в значительных количествах поступающие в атмосферу как из природных, так и антропогенных источников, но существенно менее сильные по своему действию на озон. Наиболее вероятно совместное действие природообусловленных и ан­тропогенных причин, но существенная роль ХФУ в этом процессе полностью доказана. Необходимость сокращения производства и применения ХФУ, в конечном счете – полное прекращение их выбросов в атмосферу (при допущении использования в полностью замкнутых по ХФУ технологических циклах) в интересах защиты озонового слоя были осознаны в середине 1980-х гг. В 1985 г. была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, которая вступила в силу 22.09.1988 г. Участниками Конвенции являются 169 государств (в т.ч. Россия). Конвенция направлена на повышение защищенности людей и окружающей среды от неблагоприятного воздействия изменений состояния озонового слоя Земли. В ней определены: главные научные проблемы; сферы сотрудничества; перечень химических веществ, изменяющих химико-физические свойства озонового слоя; ограничения на производство и потребление ОРВ, а также на торговлю ими. Конвенцией установлено требование о сохранении производства ОРВ на уровне 1986 г. В 1987 г. государства – участники Конвенции подписали в Монреале соглашение (Монреальский протокол) о веществах, разрушающих озоновый слой, согласно которому промышленно развитые страны, в том числе СССР, брали обязательства сначала по сокращению, а в дальнейшем – прекращению выпуска ОРВ. Сроки выполнения обязательств (1995, 2000, 2005 гг.) были установлены в зависимости от силы ОРВ. Монреальский протокол (вместе с дополнениями к нему), подписанный и ратифицированный более чем 80 странами, в целом выполняется. Однако уже выброшенные в атмосферу ХФУ будут действовать на озоновый слой десятки лет, оценки времени стабилизации состояния озоносферы расходятся; проблема осложняется еще и тем, что наблюдаемое 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит потепление климата негативно действует на этот процесс, поскольку повышение температуры увеличивает каталитическую активность ОРВ. В настоящее время многие эксперты склоняются к тому, что главными возмутителями озоновой оболочки являются сверхзвуковая реактивная авиация и ставшие слишком частыми запуски космических ракет. Науке еще предстоит разобраться в этом процессе и рекомендовать действительно эффективные меры. 3.2.Загрязнение окружающей среды Одной из глобальных экологических проблем в настоящее время стало загрязнение окружающей среды – привнесение в природную или антропогенную среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для этих сред химических, физических, биологических и информационных агентов, оказывающих вредное воздействие на человека и другие организмы. К деградации природных систем (почвенного покрова, природных вод, ландшафтов) также ведет увеличение кон­центрации тех или иных обычных естественных веществ или энергии выше фоновых или предельно допустимых норм. Виды загрязнений различны и многообразны: выбросы в атмосферу различных химических веществ в виде газов и аэрозолей; поступление в водную среду всевозможных производственных и коммунально-бытовых отходов, поступление в нее нефтяных продуктов, засорение ландшафтов мусором; засорение лугов, полей, лесов и водохранилищ пестицидами, минеральными удобрениями; привнесение в экосистему и размножение чуждых ей видов организмов; повышение уровня ионизирующей радиации, производственных и бытовых шумов, вибраций, а также накопление тепла в атмосфере. Известно более 30 тыс. загрязняющих окружающую среду веществ. Изначально они поступают в атмосферу, водоемы и почвы. Затем загрязнение, превышающее установленные нормативы вредного воздействия на окружающую природную среду, может создавать угрозу здоровью человека, состоянию растительного и животного мира, материальным ценностям. Вследствие взаимодействия компонентов экосистемы (ландшафта) загрязнение одного из них (например, воздуха) вызывает загрязнение и других компонентов (почвы, растительности и т. д.), охватывая весь ландшафт. экология: концепции и решения Уже долгое время годовая сумма экономического ущерба от общего загрязнения окружающей среды на планете в результате антропогенной деятельности достигает 5-6% от суммарного ВВП всех стран мира. При этом расходы на природоохранные мероприятия в среднем не превышают 2-3% ВВП. По данным Государственного доклада о состоянии окружающей среды в Российской Федерации, не менее 10% городов России имеют высокий уровень загрязнения основных компонентов ландшафта – почв, воздуха, воды. Практически во всех городах страны с населе­нием более 1 млн. человек (включая Москву и С.-Петербург) экологическое неблагополучие оценивается как «наиболее высокое» и «очень высокое». Глобальной проблемой становится также загрязнение космоса – вывод в околоземное и ближайшее космическое пространство объектов со случайными орбитами и общее засорение этого пространства объектами антропогенного происхождения и продуктами их разрушения. Этот вид загрязнения может вызы­вать трудности в функционировании космических и наземных устройств (особенно радиотехнических и астрономических). Обычно загрязнение окружающей среды связано с хозяйственной и иной деятельностью человека или (гораздо реже) природными катастрофическими явлениями (вулканизм и др.). Вся глобальная экономика представляет собой систему производства загрязнений-отходов, которые образуются в процессе производства конечного продукта, а последний через какое-то время сам становится отходом. Борьба с отходами – задача скорее невоз­можная (так как нельзя бороться с законом сохранения вещества). Отходы можно захоронить, хранить, переводить их из одного состояния в другое (например, сжигать) или использовать их повторно как сырье (рециклировать), но в последнем случае они снова станут отходами. Единственный путь - это переход на ресурсосберегающие технологии, приближение, где это возможно, к более замкнутым материальным циклам (например, оборотное водоснабжение), возвращение хозяйственной деятельности в пределы несущей емкости экосистем, когда значительная часть отходов-загрязнителей будет ассимилироваться естественными экосистемами. АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ Загрязнение атмосферы. Естественное загрязнение атмосферы происходит в результате извержений вулканов, ветровой эрозии и пыльных бурь, попадания в нее космической пыли. Главную роль при этом играет вулканическая и флюидная активность Земли. Антропогенное загрязнение атмосферы вызывается гораздо большим количеством разного рода источников и наносит ей значительно более ощутимый вред, причем такой, который намного превышает способность воздушного океана к самоочищению. В качестве главных источников загрязнения атмосферы выступают: тепловая энергетика, металлургическая, химическая и нефтехимическая, целлюлозно-бумажная промышленность, строительная индустрия и автомобильный транспорт. В результате человеческой деятельности загрязняющие вещества могут быть привнесены в атмосферу в виде твердых и жидких аэрозолей и газов. Из атмосферы они могут попасть в воду и почвы, из почв – в воду, из воды – в почвы, из почвы в листья и плоды растений и из них в организм человека. Основные загрязнители воздуха – оксиды серы, азота, твердые частицы и оксид углерода. В 1996 г. в течение года в атмосферу было выброшено около 100 млн. т оксидов серы, 70 млн. т оксидов азота, около 180 млн. т оксида углерода и 60 млн. т твердых частиц. Общее количество аэрозолей антропогенного происхождения, поступающих ежегодно в атмосферу Земли, оценивают в 1 млрд. т; по расчетам разных авторов, они составляют от 10 до 50% суммарного содержания подобных взвесей в атмосферном воздухе. Основная часть выбросов приходится на развитые страны. За период 1970-1990 гг. отмечается слабая тенденция к снижению выбросов SO2, SO3 и СО2. Особую тревогу вызывает загрязнение воздуха сернистым газом, порождающее кислотные дожди. Последствия кислотных дождей для биосферы исключительно тяжелые. Они превращают озера, реки и пруды в безжизненные водоемы, уничтожая сообщества животных и растений. В США около 200 озер лишились рыбы, в Швеции приблизительно 20% озер уже мертвы или умирают. Кислотные дожди – одна из главных причин гибели лесов. Уменьшение загрязнения атмосферы в месте выбросов происходит за счет переноса загрязнений по всему земному шару, что угрожает ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 87 88 Баришполец В.А. экология: концепции и решения здоровью людей и природным ресурсам всех государств. Насколько быстро совершаются атмосферные переносы, человечество узнало на примере чернобыльской катастрофы. Во время взрыва реактора часть ядерного топлива была выброшена наружу. Взрыв освободил радиоактивные газы и твердые частицы, подняв их на высоту 6 км. Образовалось радиоактивное облако, которое в первый день после взрыва распространилось над территорией Украины и Бе­лоруссии, а затем разделил ось на два облака. Одно из них начало двигаться на северозапад, достигло Польши и Швеции (второй-чет­ вертый дни), затем повернуло на юго-восток, пересекло Европу (пятый-шестой дни) и достигло Греции, Турции, Ливана, Сирии (седь­мой-десятый дни). Другое облако пересекло Европу к востоку, направляясь к Азии, прошло над Сибирью (пятыйшестой дни), Японией (двенадцатый день), северной частью Тихого океана, достигнув на восемнадцатый день после аварии Северной Америки. Этот пример показывает, как быстро мощное локальное воздействие приводит к глобальному эффекту. В 1979 г. на первом Общеевропейском совещании по защите окружающей среды была принята Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Россия как правопреемница СССР является участницей Конвенции. В соответствии с Конвенцией государства пришли к соглашению о необходимых мерах по сокращению и предотвращению загрязнения воздуха, прежде всего в отношении средств борьбы с выбросами загрязнений воздуха (главным образом серы и её соединений). На основе Конвенции в структуре Европейской экономической комиссии ООН создан специальный орган, обеспечивающий координацию национальных мер по выполнению конвенциальных положений. В рамках Конвенции подписаны: Протокол о долгосрочном финансировании программы сотрудничества (1984 г.), Протокол о сокращении выбросов серы или их трансграничных потоков (1985 г.), Протокол об ограничении выбросов окислов азота (1988 г.), Протокол о контроле за выбросами летучих органических соединений (1991 г.), Протокол о дальнейшем сокращении выбросов серы (1994 г.), Протокол по тяжёлым металлам (1999 г.) и другие документы. В 1992 г. в Хельсинки (Финляндия) была подписана Конвенция ООН о трансграничном воздействии 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит промышленных аварий, которая вступила в силу 19.4.2000 г. (в т.ч. для России). Конвенция применяется в отношении предотвращения промышленных аварий, обеспечения готовности к ним и ликвидации последствий аварий, которые могут привести к трансграничному воздействию, включая воздействие аварий, вызванных стихийными бедствиями. В Конвенции предлагаются следующие меры, в зависимости от национального законодательства и практики: установление общих или конкретных целей в области безопасности; утверждение законодательных положений, касающихся мер и норм безопасности; определение видов опасной деятельности, требующих принятия специальных мер по предотвращению аварий; оценка риска при проведении опасной деятельности; применение наиболее подходящей технологии с целью предотвращения аварий и защиты людей и окружающей среды; мониторинг и анализ опасной деятельности и проведение инспекций. Загрязнение водных систем и их деградация. Загрязнение водоемов отходами промышленности и сельского хозяйства, а также бытовыми отходами – привнесение в них физических, химических и биологических агентов – превращает их в сточные канавы. В некоторых регионах важным фактором служит повышение кислотности воды за счет выпадения кислотных дождей. Обитатели рек и даже морей погибают под слоем нефтепродуктов, которые препятствуют поглощению кислорода из воздуха. В настоящее время к числу сильно загрязненных относятся многие реки – Рейн, Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и др. Растет загрязнение морей и океанов. Наиболее загрязнены внутренние моря – Средиземное, Северное, Балтийское, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы. Загрязнение человеком морской среды становится соизмеримым с объемом естественного поступления в составе речного стока, а для ряда веществ уже значительно превышает его. Общий объем антропогенных сбросов в море ориентировочно оценивается в 100 млн. т/год. Около 80% загрязнения морской среды связано с наземными источниками, включая большие и малые города, промышленность, стро­ительство, экология: концепции и решения сельское хозяйство, лесное хозяйство и туризм. Загрязняющими веществами, которые создают главную угрозу для морской среды обитания, являются сточные воды, химические вещества, мусор и пластмассы, тяжелые металлы, радиоактивные отходы и нефть. Некоторые из этих материалов ядовиты, они медленно разлагаются в окружающей среде и накапливаются в живых существах. Загряз­нения возникают также в результате судоходства и сброса отходов в море. По встречающимся в литературе оценкам от 3 до 8 млн. т нефти ежегодно попадает в океаны и моря в результате обычных морских перевозок, аварий и незаконного слива. Загрязнение Мирового океана нефтью в настоящее время приобретает глобальный характер. Выбросы нефти могут резко замедлить газовый обмен атмосферы с гидросферой, нарушить сложившиеся равновесные процессы, убить планктонные организмы океана, а вместе с ними – жизнь океанских глубин. Прибрежные воды испытывают особую нагрузку в связи с интенсификацией добычи рыбы и моллюсков, что приводит к деградации шельфовых и морских экосистем. Смыв удобрений, сбросы отходов животноводства и канализационных вод приводят к загрязнению водоемов избыточными концен­трациями азота и фосфора. Высокое содержание этих элементов стимулирует быстрый рост водорослей. Начинается «цветение» водоемов. После отмирания большой массы водорослей они быстро разлагаются. Запасы кислорода в воде истощаются. Обитатели водоемов начи­нают задыхаться без кислорода, в результате чего рыба гибнет. Человек осуществляет преобразование вод гидросферы путем строительства гидротехнических сооружений, в частности водохранилищ. Крупные водохранилища и каналы оказывают серьезное отрицательное воздействие на окружающую среду: изменяют режим грунтовых вод в прибрежной полосе, влияют на почвы и растительные сообщества, в конце концов, их акватории занимают большие участки плодородных земель. За последние 50 лет оказались раз­рушенными водоемы и водоносные системы многих стран мира. Отмечается истощение подземных вод. Бесконтрольное потребление воды для полива и промышленных предприятий, уничтожение водоохранных лесных массивов и осушение верховых АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ болот привели к массовой гибели малых рек. Сокращается объем стока крупных рек. Чрезмерное расширение поливных площадей оказалось одной из причин гибели Аральского моря. За последние годы высохли сотни естественных водоемов и озер Приаралья. Аридизация (опустынивание) и острый недостаток воды обусловили деградацию природных экосистем района. 3.3. Деградация почвы Почва является не только основным средством сельскохозяйственного производства, способным производить биомассу, но и важнейшим компонентом экосистем, регулирующим состав атмосферы и гидросферы, и надежным барьером на путях миграции загрязняющих веществ. И этот тончайший почвенный покров планеты – педосфера – претерпевает значительную деградацию под воздействием человека. Ученые подсчитали, что в результате нерационального землепользования человечество за исторический период своего развития потеряло около 1,5-2 млрд. га некогда продуктивных земель, т.е. больше, чем вся современная площадь пашни. И в наши дни в результате деградации почвы из мирового сельскохозяйственного оборота ежегодно выбывает в среднем 8-10 млн. га продуктивных земель. Они превращаются в пустыни и полупустыни. Согласно самым общим представлениям, уменьшение плодородия почв ныне наблюдается на 30-50% всей поверхности суши. При таких темпах деградации почвенный покров планеты может быть полностью истощен уже через 100 лет. Деградация почвы – это устойчивое ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты, обеднение ее питательными веществами, а также снижение ее плодородия в результате воздействия природных или антропогенных факторов. Важнейшей причиной реальных деградационных изменений почв является несоответствие (неадекватность) антро­погенных мероприятий их генетическим особенностям, свойствам и режимам, условиям естественного формирования ландшафтов. К деградации почвы приводят: перевыпас на пастбищах, оскудение и вырубка лесов, сельскохозяйственная деятельность, чрезмерная эксплуатация в результате различных видов строительства, а также различные виды загрязнений. Деградация почвы ведет к климатическим изменениям и разрушению природных экосистем на всей планете. ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 89 90 Баришполец В.А. экология: концепции и решения Деградация почвы может быть разделена на: физическую – ухудшение гидрофизических свойств почвы, нарушение почвенного профиля; химическую – ухудшение химических свойств почвы, истощение запасов питательных элементов, вторичное засоление, вторичное осолонцевание, загрязнение ксенобиотиками; биологическую – снижение видового разнообразия, нарушение оптимального соотношения различных видов почвенной мезофауны и микроорганизмов, загрязнение почвы пато­генными и др. не свойственными ей микроорганизмами, ухудшение санитарноэпидемиологических показателей. Деградация используемой человеком почвы в процентах от всей ее площади характеризуется следующими цифрами: крайняя степень деградации – 1 %, сильная –15%, умеренная – 46%, легкая – 38%. Наиболее широко распространенным процессом разрушения почвенного покрова является эрозия – медленное разрушение верхнего плодородного слоя почвы в результате его сноса текущими водами или ветром. За последнее столетие на нашей планете эрозии подверглось около 27% всех обрабатываемых земель. Кроме эрозии неблагоприятное воздействие на почву оказывает ее полив при плохой системе дренажа. При неправильном регулировании режимов полива и сброса дренажных вод грунтовые воды, часто несущие соли, поднимаются к поверхности почвы и засоляют ее верхние горизонты, т.е. происходит засоление почвы (химическая деградация). Концентрации солей могут быть такими высокими, что рост растений становится невозможным. Засоление почвы, связанное с неправильным дренажом, поражает огромные пространства поливных земель. Яркий пример упадка сельского хозяйства в древние времена – Верхняя Месопотамия. Там 4 тыс. лет назад ирригационные воды, забираемые из Евфрата, вначале обеспечивали хорошие урожаи, но постепенно привели к засолению почвы. Часть почвы подвергается физической деградации – очень сильно уплотняется под влиянием тяжелых сельскохозяйственных машин. Распространенной деградацией почв является опустынивание – процесс необратимого изменения почвы и растительности, снижения биологической продуктивности, приводящий в экстремальных случаях к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит пустыню. Опустынивание может быть вызвано изменением климата и хозяйственной деятельностью человека. Опустыниванию подвержены, прежде всего, засушливые земли. По существующим данным пустыни и полупустыни занимают ныне 4,7 млрд. га – почти треть поверхности земной суши, а на этой территории проживает 15% населения мира. В результате хозяйственной деятельности людей во второй половине 20 в. появилось свыше 9 млн. км2 пустынь, а еще 30 млн. км2 (20% суши) находятся под угрозой опустынивания. Эту опасность ощущают свыше 100 государств мира. Причины антропогенного опустынивания: перевыпас на пастбищах, интенсивное использование пахотных земель, расширение неполивного земледелия в аридные области, нарушение лесных массивов, длительное или технологически неправильное искусственное орошение, приводящее к засолению почвы. Опустынивание обостряет проблемы продовольствия, кормов, воды, топлива, вызывает глубокие изменения экологической системы. Из-за широкого распространения опустынивание стало предметом международной программы «Опустынивание». В наше время приблизительно 280 млн. человек, населяющих сельские местности, находятся в той или иной степени под влиянием опустынивания. Опустынивание и засухи являются причинами бедности и голода. В странах Африки к югу от Сахары в засуху в середине 1980-х гг. от голода погибло около 3 млн. человек. Одним из видов деградации почв является их загрязнения, большинство из которых антропогенного характера. Многие химические соединения (газы – оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно на нее в виде пыли и аэрозолей. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями или оседают на их поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву. Почвы загрязняется мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами, тяжелыми металлами, пестицидами радиоактивными веществами др. экология: концепции и решения АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ Меры по предотвращению деградации почв По расчетам специалистов, 1 га леса поглощает в регламентируются международным и российским год около 10 т углекислоты. По образному выразаконодательством, включая федеральный, реги- жению, леса – это «легкие планеты». Их уничтоональный и местный уровни. Сознавая опасность жение в сильной степени влияет на атмосферразрушения, загрязнения и общей деградации ный баланс планеты. Лесам принадлежит важпочв, Международная организация по продоволь- ная роль в сохранении и поддержании животного ствию (ФАО) приняла в 1982 г. «Всемирную хар- мира. Кроме того, леса являются источником протию почв», В которой призвала правительства всех мышленной древесины, топлива и других продукстран рассматривать почвенный покров как все- тов. Имея важное климаторегулирующее, почво- и мирное достояние человечества. Необходимость водоза­щитное значение, лесной покров Земли явохраны почв подтверждена такими международ- ляется одним из факторов устойчивости биосфеными документами, как «Повестка дня на ХХI век» ры и требует постоянной заботы о его сохранении (1992), Конвенция о биологическом разнообразии (1992), и возобновлении. Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием (1994) и В современную эпоху влияние человека на лес многими другими. В России необходимость охра- многогранно и может принимать как конструкны почв законодательно закреплена в федераль- тивные формы (охрана леса, лесовосстановление, ном законе «Об охране окружающей среды» (2002). интродукция и т.п.), так и деструктивные (вызывание лесных пожаров, истощительное лесополь3.4. Уничтожение лесов зование, загрязнение воздуха, в частности вызыЛес является одним из основных типов расти- вающее кислые осадки, и пр.). Ныне леса по всетельности, состоящий из совокупности древес- му миру оказались под угрозой вырождения и ных, кустарниковых, травянистых и других расте- уничтожения в результате возрастающих нагруний (мхов, лишайников), включающий животных, зок со стороны человека. За счет лесов расшигрибы и микроорганизмы, биологически взаимос- ряются сельскохозяйственные поля и пастбища, вязанных в своем развитии и влияющих друг на леса страдают от по­жаров и загрязнения атмосдруга и на внешнюю среду. Лес – составная часть феры, продолжается хищнический лесоповал. биосферы. Отличительной особенностью леса Древесина остается также важным энергоноситеявляется то, что главенствующую роль в его строе- лем – 70% всего населения развивающихся стран нии и фун­кционировании играют древесные рас- используют древесину как топливо при приготовтения. Леса некогда занимали более половины тер- лении пищи и обогреве жилищ. Одной из приритории суши. В настоящее время лес произрас­ чин сведения лесов является заболевание и потает на всех континентах, кроме Антарктиды, по- следующее отмирание древесной растительнокрывает около 30 % суши и занимает более 4000 сти в результате загрязнения окружающей среды. млн. га. Примерно половину составляют тропиче- Заболевания лесов, связанные с развитием крупские и субтропические леса. ной промышленности, отмечались в Европе с сеВлияние леса на окружающую среду очень ве- редины ХХ века. Основными причинами считалико. Лесная растительность оказывает большое ются кислые осадки (из-за выбросов оксидов серы воздействие на почвенные условия. В лесу улуч- и азота), воздействие озона. Средством предупрешается тепловой режим, уменьшается сила ветра. ждения этого явления может быть только сокраВелико влияние леса на водный баланс регионов, щение вредных для растений и почвы выброподдержание высокой водности рек и увеличение сов загрязняющих веществ. В мировом масштабе запасов подземных вод. Значительно и водорегу- только за последние 100 лет площадь лесов солирующее значение леса, который замедляет или кратилась в два раза. уменьшает по­верхностный сток талых и дождевых Особое беспокойство вызывает раз­рушение вод, переводит часть его в подземный. Это умень- тропических лесов, среднегодовой процент гибешает разрушительную силу водных потоков, сни- ли которых достигает 1% от их площади. Оценки, жает высоту паводков, опасность водной эрозии полученные Продовольственной и сельскохозяйпочвы. Леса в значительной степени содейству- ственной организацией ООН (ФАО) в 62 странах ют очищению воздуха от пыли и копоти и пре- (что представляет 78% мировых площадей, занипятствуют дальнейшему их распространению. маемых тропическими лесами), свидетельствуют о ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 91 92 Баришполец В.А. экология: концепции и решения том, что в период 1980-1990 гг. леса сводились со скоростью 16,8 млн. га/год. Оставшиеся 800 млн. га тропических лесов вырубаются и разрушаются с такой скоростью, что к 2030 г., по различным оценкам, уцелеет всего от 200 до 370 млн. га. Последствия сведения тропических лесов – это вымирание видов, деградация почв, снижение водостока на водоразделах и увеличение накопления осадков в водоемах, снижение буферной роли лесных болот, снижение запасов углерода в наземной биомассе, рост содержания СО2 в атмосфере, уменьшение количества атмосферных осадков. Леса гибнут не только в тропиках. Началось массовое заболевание и гибель лесов Европы и Северной Америки из-за загрязнения атмосферы, вод и почв. Вследствие интенсивных рубок практически уничтожены хвойные леса Центральной России, неуклонно сводятся наиболее ценные и доступные для техники массивы лесов в Сибири и на Дальнем Востоке. Уничтожение северных лесов, так же как и тропических, вызывает изменение климатических условий, водного режима, состояния почв. Лес относится к возобновляемым ресурсам. Рациональное лесопользование может обеспечить как получение разнообразного сырья, так и выполнение лесных средообразующих функций на планете в принципе неопределенно долго. Для этого в каждой стране, где есть леса, должна существовать грамотная государственная лесная политика, учитывающая эко­номические, экологические и социальные функции леса. 3.5. Сокращение биоразнообразия Ученые считают, что на Земле обитает от 5 до 30 млн. видов растений, животных, микроорганизмов, хотя описано около 1,7 млн. Совокупность всех видов живых организмов составляет биоразнообразие Земли. В широком смысле этот термин охватывает множество различных биологических показателей и является синонимом понятия «жизнь на Земле». Научные исследования доказали, что необхо­димым условием нормального функционирования экосистем и биосферы в целом является достаточный уровень биоразнообразия на нашей планете. От половины до 80% (по разным оценкам) видов живых организмов планеты живет в тропических лесах, хотя последние занимают всего 7% 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит территории Земли. Так, в дождевом лесу Панамы на площади 50 га ученые обнаружили около 300 видов деревьев и кустарников, в Малайзии на такой же площади – 835 видов деревьев. По направлению к Северному полюсу биоразнообразие снижается. Например, в штате Вашингтон на 50 га растет около 40 видов деревьев, а в Западной Сибири – 5-6. Разрушение тропических лесов уже привело к гибели около 6 тыс. видов. Тропические леса в основном принадлежат бедным го­сударствам с быстрым ростом народонаселения. Эти страны вынуждены экспортировать древесину, сжигать леса, чтобы построить до­роги и города, вырастить урожай. К сожалению, почвы тропических лесов очень бедны, за 2-3 года они истощаются и вновь требуется вырубка лесов. Виды живых организмов гибнут не только в тропиках. Многие виды (особенно крупные животные) гибнут вследствие неумеренного их истребления (в том числе охоты), а также уничтожения естественных местообитаний животных и растений человеком. Везде, где разрушаются экосистемы или сильно сокращается их площадь, исчезают виды живых организмов. И это невосполнимая потеря для биосферы и человечества. По данным Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Кроме того, уменьшаются в количестве и исчезают редкие насекомые, что связано как с реакцией на применение различного рода пестицидов, так и с уничтожением их коренных мест обитания. Прогнозы в целом тоже нельзя считать утешительными. По оценкам западных специалистов, к 2015 г. биосфера Земли может утратить до 10% составляющих ее видов. Люди научились использовать всего 0.1% видов живых организмов. Мы употребляем в пищу лишь около 50 видов растений, в то время как 75 тыс. растений имеют съедобные части и гораздо богаче питательными веществами, чем употребляемая сейчас растительная пища. Растения не только пища, но и строительный материал, источник энергии, составная часть лекарств. Биотехнология тоже зависит от биоразнообразия: селекция – от генов диких растений, производство антибиотиков – от микроско­пических грибов, продукция ферментов – от дрожжей и бактерий. Биотехнологи надеются создать природные удобрения и пестициды, сорта культурных экология: концепции и решения растений, которые устойчивы к засухе, заморозкам и разным болезням. Вот некоторые примеры социальноэкологических выгод биологического разнообразия: – стоимость лекарств, производимых в мире из дикорастущих растений и естественных продуктов, составляет около 40 млрд долларов США в год; – в 1960 г. только один ребенок из пяти больных лейкемией имел шанс выжить, теперь четверо из пяти имеют такой шанс. Это стало возможным благодаря лечению лекарственным препаратом, содержащим активные вещества, обнаруженные в тропическом лесном растении Catharantus, родина которого – Мадагаскар; – в Азии к середине 1970-х годов генетические улучшения привели к росту производства пшеницы на 2 млрд. И риса на 1.5 млрд. долларов США в год. Эти результаты были достигнуты за счет выведения и использования низкорослых сортов зерновых культур; – один ген эфиопского ячменя защищает сейчас от вируса желтой карликовости урожай всего калифорнийского ячменя стоимостью 160 млн. долларов США в год. Теряя биоразнообразие Земли, человечество теряет свое будущее. Важным средством в инвентаризации и разработке мер по охране редких и исчезающих биологических видов являются Международная, национальные и региональные Красные книги. В 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы должна стать приоритетной при любой деятельности человека на Земле. С целью сохранения биологического разнообразия, устойчивого использования компонентов биоразнообразия, справедливого распределения преимуществ от использования генетических ресурсов 13 июня 1992 г. на Конференции ООН по окружающей среде в Риоде-Жанейро (Бразилия) была подписана Конвенция о биологическом разнообразии, участниками которой являются 167 государств (в т.ч. Россия с 1993 г.) и Европейское экономическое сообщество. В ряде стран характеристика биологического разнообразия выступает в качестве основы экологической политики государства, стремящегося сохранить АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ свои биологические ресурсы, чтобы обеспечить устойчивое экономическое развитие. 4. ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ Глобальные экологические проблемы в большой степени обусловлены бурным ростом численности населения на планете, который привел к резкому возрастанию воздействия человека на биосферу, снижающему ее качество. Численность населения земного шара, составлявшая 2.2 млрд. чел. в 1950 г., выросла до 6.3 млрд. чел. в 2003 г. Как утверждают демографы, пик демографического взрыва пройден. Согласно прогнозу, население мира достигнет численности в 7 млрд. чел. примерно в 2013 г., а 8 млрд. чел. – в 2028 г. Перенаселенность нашей планеты привела к нерациональному (избыточному) использованию человечеством природных ресурсов и их истощению, а также урбанизации территории планеты, в результате которой экосистемы теряют свою устойчивость и деградируют. В конечном счете, с быстрым ростом населения изменения в природе становятся все более очевидными, происходит изменение ландшафта, почвенного покрова, флоры и фауны, атмосферного воздуха, водоемов, что приводит к нарушению равновесия в биосфере. Перенаселенность, или перенаселение для биологических видов, т.е. состояние экосистемы, при котором количество особей какого-либо вида превышает емкость среды, часто сопровождается интенсивной гибелью особей (вследствие саморегуляции численности популяции), приводящей к относительной стабилизации численности. В человеческом социуме другие законы регуляции численности. Традиционные методы – войны, экологическая экспансия, неравномерность распределения доходов и голодание большой части населения слаборазвитых стран и др. должны уступить место новым гуманным приемам – методам регулирования семьи на государственном уровне, использованию принципа «равенства энвайронментальных пространств», внедрение малоотходных и низко энергоемких производств и др. Намечающаяся дезурбанизация – как процесс противоположный урбанизации – также должна способствовать равномерному распределению нагрузки на природные территориальные комплексы и, следовательно, привести к восстановлению экологического равновесия. ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 93 94 Баришполец В.А. экология: концепции и решения Генеральной Ассамблеей ООН 28.10.1982 г. принята Всемирная хартия природы. Она возлагает на все государства ответственность за сохранение нашей планеты и ее богатств. Хартия определяет, что основные природные процессы (круговорот веществ и т.п.) должны сохраняться на относительно неизменном уровне, а всем формам жизни должна быть обеспечена возможность существования. 5. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ Для производства материальных благ, обо­ грева, освещения, работы транспорта необходима энергия. Однако большинство способов получения энергии вызывают в той или иной степени неблагоприятные изменения окружающей среды. Являясь одним из основных средств жизнеобеспечения человечества, энергетика в то же время обусловливает истощение невозобновляемых природных ресурсов (нефти, газа, угля, торфа и др.) и примерно 50% загрязнения окружающей среды. Самый распространенный вид топлива – каменный уголь. Одновременно это и наименее энергетически эффективное и наиболее опасное топливо. При сгорании угля образуется гораздо больше диоксида углерода на единицу произведенной энергии, чем при сгорании остальных видов ископаемого топлива. А это означает, что сжигание угля для получения единицы энергии приводит к усилению пар­никового эффекта в большей степени, чем сжигание нефти и газа. Кроме того, более 70% выбросов диоксида серы и около 25% вы­бросов оксидов азота вызвано сжиганием угля, особенно на электростанциях. Природный газ выделяет больше тепла при сжигании и в меньшей степени загрязняет воздух, чем уголь и нефть. Энергия, получаемая на гидроэлектростанциях, является чистой, но общество платит за эту энергию плодороднейшими пойменными землями, уходящими под воду при строительстве водохранилищ. Атомная (ядерная) энергия первоначально рассматривалась как источник чистой, безопасной и дешевой энергии. Но уже в 1970-х гг. начались бурные дискуссии о безопасности атомной энергетики и допустимых уровнях радиации. К этому времени были выявлены главные источники опасности атомной энергетики: загрязнение воды, воздуха и почвы радиоактивными выбросами в безаварийном режиме и при авариях на атомных 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит электростанциях (АЭС); серьезные проблемы, связанные с хранением отходов ядерного топлива. После 40 лет исследований и дискуссий ученые все еще не пришли к согласию относительно безопасных методов хранения радиоактивных отходов. Кроме того, АЭС представляют объект особой тревоги в связи с возможностью ядерного терроризма. Предполагалось, что к 2000 г. 1800 АЭС будут поставлять 21% мировой дополнительной электрической энергии. Однако к 1990 г. на атомную энергию приходилось лишь 5% общего производства энергии. В 1999 г. число работающих атомных энергоблоков в мире достигло 440. Продолжалось строительство 30 ядерных реакторов, но 98 реакторов были остановлены. С момента аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. многие страны пересмотрели планы строительства новых АЭС в сторону уменьшения или вовсе отказались от них. Проблемы, связанные с развитием атомной энергетики и строительством АЭС, относятся к острым эколого-политическим глобальным проблемам. В 1994 г. на Дипломатической конференции МАГАТЭ в Вене была принята Международная конвенция о ядерной безопасности, которая касается наземных гражданских АЭС и налагает на государства– участников обязательство создать и соблюдать соответствующие законы и правила в области обеспечения ядерной безопасности этих объектов. Итак, фактически любое производство энергии приводит к загрязнению окружающей среды. Но человек не может жить без энергии. Решение энергетических проблем лежит в повышении эффективности использования энергии любого типа, в новых экологически более безопасных технологиях использования ископаемого топлива, в получении энергии за счет солнца, ветра, текущей воды, геотермальных источников, ежегодно возобновляющейся биомассы и органических отходов. 6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Обеспечение экологического благополучия в одной, отдельно взятой стране в условиях надвигающейся угрозы общепланетарного экологического кризиса невозможно. Мировое сообщество, однако, не предпринимает действенных мер по его предотвращению, по защите глобальных экологических интересов, от которых зависит само существование человечества на планете Земля. экология: концепции и решения Существующие ныне экономические, рыночные механизмы оказываются неэффективными для предотвращения загрязнения воздуха и воды, техногенной трансформации ландшафтов, уменьшения биоразнообразия. С этой точки зрения для современного рынка характерны серьезные «провалы», ведущие к деградации глобальных экологических благ, так как у них либо отсутствуют, либо существенно за­нижены рыночные цены, что ведет, в свою очередь, к нерациональному использованию глобальных экологических благ. В связи с этим мировое сообщество создает специальные механизмы для предотвращения или компенсации негативных последствий глобальных внешних эффектов. Примером такого средства является Глобальный экологический фонд, образованный Программами ООН по развитию и окружающей среде (ПРООН и ЮНЕП) и Всемирным банком для смягчения гло­бальных экологических проблем: глобального изменения климата, сохранения биологического разнообразия, охраны международных вод и сохранения озонового слоя. Принимаются различного рода конвенции в интересах охраны окружающей среды. Однако всего этого недостаточно. Все и всегда должны помнить, что к природе надо относиться разумно, ее надо щадить. Для этого необходимо внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов. АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ М.-СПб.-Нью-Йорк, 2006. 9. Гражданская защита. Энциклопедия. Т. 1-4. М., 2007. 10.Баришполец ВА, Махутов НА, Манилов ВЛ: Безопасность России. Геополитические вопросы безопасности. Энциклопедический словарь-справочник. М., 2008. 11.Сорохтин ОГ. Вестник РАЕН, 2010, 10(4):23-32. 12.Баришполец ВА. РЭНСИТ, 2010, 2(1-2):162-176. ЛИТЕРАТУРА 1. Парниковый эффект, изменения климата и экосистем. Пер. с англ. Л., Гидрометеоиздат, 1989, 557 с. 2. Александров ЕЛ, Израэль ЮА, Кароль ЮЛ, Хргиан АХ. Озоновый щит Земли и его изменения. СПб, Гидрометеоиздат, 1992, 288 с. 3. Лаверов НП, Добрецов НЛ, Коваленко ВИ. Глобальные изменения природной среды и климата. М., 1997. 4. Тимашев ИЕ. Геоэкологический рус.-англ. словарьсправочник. М., Муравей-Гайд, 1999, 168 с. 5. Данилов-Данильян ВИ, Лосев КС. Экологический вызов и устойчивое развитие. М., Прогресс-Традиция, 2000, 416 с. 6. Русак ОН, Маланян КР, Занько НГ. Безопасность жизнедеятельности. М., Лань, 2001, 448 с. 7. Большая советская энциклопедия. Электронная версия. М., 2004. 8. Глобалистика. Международный энциклопедический словарь. Баришполец Виталий Анатольевич, д.т.н., профессор, действительный член РАЕН, в.н.с. ВЦ им. А.А. Дородницына РАН, 119333 Москва, ул. Вавилова, 40, тел. +7 499 135 2489, [email protected] ренсит | 2011 | ТОМ 3 | НОМЕР 1 95 96 ecology: concepts and solutions The analysis of global environmental problems Barishpolets V. A. Dorodnicyn Computing Centre, Russian Academy of Sciences, Vavilova str., 40, 119333 Moscow, Russian Federation [email protected] The article deals with global environmental interests and a systematic analysis of global environmental changes was made from them and their impact on life on Earth. Shown that the global ecological problems include: climate change, environment contamination (pollution), soil degradation, loss of biodiversity, etc. Based on analysis of these issues concluded that the provision of ecological well-being on Earth is possible only through the efforts of the entire universal community. Keywords: environment, biosphere, climate, atmosphere, water systems, soil, forest, biodiversity. UDC 539.538 Bibliography – 12 references Received 04.04.2011 rensit, 2011, 3(1):79-96 REFERENCES 1. Parnikovyi effect, izmeneniya klimata i ekosistem. [The greenhouse effect, climate change and ecosystems]. Engl. ed. Leningrad, Hidrometeoizdat Publ., 1989, 557 p. 2. Aleksandrov EL, Izrael’ YuA, Karol’ YuL, Khrgian AKh. Ozonovyi schit Zemli i ego izmeneniya. [The ozone shield the Earth and its changes]. St. Petersburg, Hidrometeoizdat Publ., 1992, 288 p. 3. Laverov NP, Dobretsov NL, Kovalenko VI. Global’nye izmeneniya prirodnoy sredy i klimata [Change of global environmental and climate]. Moscow, 1997, 196 p. 4. Timashev IE. Geoekologicheskiy slovar’-spravochnik [Russian-English Glossary of Geoecology]. Moscow, Muravey-Gaid Publ., 1999, 168 p. 5. Danilov-Danil’yan VI, Losev KS. Ecologicheskiy vyzov i ustoychivoe razvitie [Environmental challenges and sustainable development]. Moscow, Progress-Tradition Publ., 2000, 187 p. 6. Rusak ON, Malanyan KR, Zan’ko NG. Bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti [Safety of vital functions]. Moscow, Lan’ Publ., 2001, 448 p. 7. Bol’shaya sovetskaya enziklopediya. Elektronnaya versiya. [The Great Soviet Encyclopedia. The electronic version]. Moscow, 2004. 8. Globalistika. Mezhdunarodnyi enziklopedicheskiy slovar’ [Global Studies. International Encyclopedic Dictionary] Moscow–St.Petersburg–NY, 2006, 378 p. 9. Grazhdanskaya zaschita. Enziklopediya [Civil protection. Encyclopedia], vol. 1-4. Moscow, 2007. 10.Barishpolets VA, Makhutov NA, Manilov BL: Bezopasnost’ Rossii. Geopoliticheskie voprosy bezopasnosti. Enziklopedicheskiy slovar’-spravochnik [Russia’s security. 1 НОМЕР | ТОМ 3 | 2011 | ренсит Geopolitical security issues. Encyclopedic Dictionary]. Moscow, Znanie Publ., 2008, 368 p. 11.Sorokhtin OG. Vestnik RAEN, 2010, 10(4):23-32. 12.Barishpolets VA. RENSIT, 2010, 2(1-2):162-176.
