5.4. Современный экологический кризис.

Раздел 3. Человек в биосфере.
Лекция 5 для бакалавров. Экологические кризисы и катастрофы.
5.1. Технологическая цивилизация и биосфера. Экологические
кризисы и катастрофы.
Техническая и технологическая цивилизация сопровождала
все развитие человечества. Она развивалась шаг за шагом, начиная
с древних времен. Началом развития экономики явилось
потребление кормовых природных ресурсов в эпоху собирательств.
Следующим этапом стало появление новых способов добычи,
охотничьих и боевых приемов, т.е. конкурентная борьба за
ресурсы. Нерациональное природопользование является причиной
экологических кризисов и экологических катастроф. Экологический
кризис – это обратимое изменение равновесного состояния
природных комплексов. Он характеризуется не столько усилением
воздействия человека на природу, столько резким увеличением
влияния измененной людьми природы на общественное развитие.
Проявление экологического кризиса нередко называют «эффектом
бумеранга». Известен ряд экологических кризисов: относительного
обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла
и собирательства, обусловивший стихийные биотехнические
мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и
более раннего роста (с наступлением весны или влажного периода
года); перепромысла крупных позвоночных животных (50 – 10
тысяч лет назад); современный кризис глобального загрязнения,
которому, по мнению ученых, соответствует высший этап научнотехнической революции. Человек выступает при экологическом
кризисе активно действующей стороной. История цивилизации
доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует
революционное изменение во взаимоотношениях общества и
природы.
В предыстории и истории человечества выделяют ряд
экологических кризисов и революций:
1.Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее
возникновение прямоходящих антропоидов – непосредственных
предков человека.
2.Кризис относительного обеднения доступных примитивному
человеку ресурсов промысла и собирательства.
3.Первый антропогенный экологический кризис – массовое
уничтожение (перепромысел) крупных животных (кризис
консументов), связанный с последовавшей за ним
сельскохозяйственной экологической революцией.
4.Экологический кризис засоления почв и деградации
примитивного поливного земледелия, недостаточность его для
растущего народонаселения Земли, что привело к
преимущественному развитию неполивного земледелия.
5.Экологический кризис массового уничтожения и нехватки
растительных ресурсов, или «кризис продуцентов», связанный с
общим бурным развитием производительных сил общества,
вызвавший широкое применение минеральных ресурсов,
промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую
революцию.
6.Современный кризис угрозы недопустимого глобального
загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от
антропогенных продуктов или потенциально не способны это
сделать в силу неприродного характера выбрасываемых
синтетических веществ. Этот кризис называют «кризисом
продуцентов», которому соответствует высший этап научнотехнической революции – реутилизация продуктов и условное
замыкание технологических циклов.
С «кризисом редуцентов» почти одновременно наступают два
других экологических напряжения: термодинамическое (тепловое)
и снижение надежности экосистем. Они связаны с экологическими
ограничениями производства в нижней тропосфере и нарушением
природного экологического равновесия. Данные экологические
кризисы ближайшего будут разрешены на основе энергетической и
эколого- плановой экологических революций. Первая будет
заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее
источникам, практически не добавляющим тепло в приземный
слой тропосферы (главным образом солнечным), вторая - в
регулируемой коэволюции в системе «общество-природа».
Экологическая катастрофа – это природная аномалия
(длительная засуха, массовый мор, например, скота и т.д.),
зачастую возникающая на основе прямого или косвенного
воздействия человеческой деятельности на природные процессы и
ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям
или массовой гибели населения определенного региона; авария
технического устройства (атомной электростанции, танкера и т.п.),
приведшая к остронеблагоприятным изменениям в среде и
повлекшей за собой массовую гибель живых организмов и
экономический ущерб; одно из состояний природы. Экологическая
катастрофа отличается от экологического кризиса тем, что кризис –
это обратимое состояние, где человек выступает активно
действующей стороной, а катастрофа – это необратимое явление,
человек здесь вынужденно пассивная, страдающая сторона. В
более широком понимании экологические катастрофы – это фазы
развития биосферы, где происходит качественное обновление
живого вещества, например вымирание одних видов и
возникновение других.
5.2. Особенности антропогенного воздействия на
воздействия на биоту.
Антропогенное воздействие на биоту имеет следующие важные
особенности:
- нелинейность дозового эффекта различных чуждых веществ или
излучений на биологические системы, т.е., как правило, действие
малых доз зачастую является несоразмерно сильным.
Нелинейность дозового эффекта выражается в том, что для
некоторых веществ (например, опасных канцерогенов) или ряда
мутагенных факторов (например, ионизирующей радиации)
безопасных доз и концентраций просто не существует;
-наличие кумулятивного эффекта, т.е. накопление
неблагоприятного воздействия на организм. В частности, в
организме человека кумулятивный эффект загрязнений
проявляется в виде накопления стресса, общей усталости,
напряжения, переходящих в предболезнь;
-синергическое, т.е. совместное действие. Если даже малые
концентрации каких-либо веществ действуют на один и тот же
организм одновременно, то возможен самый разнообразный
интегральный эффект. Одни вещества могут усиливать или
ослаблять действие других, а в некоторых случаях может быть
неожиданный результат.
-наличие генотипических, иммунологических и индивидуальных
различий в чувствительности к тем или иным воздействиям, т.е.
для всех живых организмов характерны различия в
чувствительности мишеней. На примере критических периодов
онтогенеза видно, что такая разница в чувствительности очень
велика. Так, во время формирования у эмбриона какого-либо
органа самая ничтожная доза химического вещества (такого, как
аспирин или легкое снотворное) может вызвать уродство, тогда как
на взрослый организм эта же доза не окажет неблагоприятного
эффекта.
Антропогенные воздействия могут быть сравнимы с
факторами естественного отбора. В конечном счете суммарное
воздействие на человека антропогенно измененных факторов
окружающей среды происходит аналогично естественному отбору
и проявляется в форме бесплодия, предродовой и послеродовой
смертности. В старых промышленных районах население
благодаря генетической адаптации оказывается более устойчивым
к загрязнениям.
Для многих загрязнений характерно триггерное действие, а
именно: то или иное загрязнение может вызвать цепную реакцию,
начинающуюся с какого-то одного наиболее чувствительного вида.
Далее реакция передается по трофической сети и ведет к тому или
иному поражению целой экосистемы.
Например, хлорфторуглероды (фреоны) оказывает
токсическое действие на организм человека, но при малых дозах
эффект не заметен. Одновременно эти газы относятся к
«парниковым», и при их накоплении в атмосфере возникают такие
глобальные изменения, как перераспределение осадков или
потепление. Результатом присутствия фреонов в атмосфере
является разрушение озонового слоя, и как следствие, повышение
мутагенного эффекта ультрафиолетовых лучей Солнца. Анализ всей
цепочки воздействия на биоту показывает, что даже небольшие
концентрации этих веществ ведут к значительным изменениям в
организме.
5.3. История антропогенных экологических кризисов.
История биосферы богата примерами локальных
экологических кризисов. Они случались как до появления
человечества, так и во время его существования. Так по одной из
теорий считается, что само возникновение разумного существа –
человека – является следствием доантропогенного экологического
кризиса аридизации, случившегося около 3 млн. лет назад. В
районах, пострадавших от неумелого хозяйствования человека,
«свет цивилизации» постепенно затухал, зато с новой силой и
новым блеском он вспыхивал в других районах земного шара.
Подобными кризисами, вызванными антропогенными
воздействиями, принято считать следующие.
Кризис перепромысла животных (кризис консументов). Это
был первый антропогенный экологический кризис, который
произошел 10 – 50 тыс. лет назад в результате интенсивного
развития охоты. Выход из кризиса был найден в ходе
сельскохозяйственной революции, приведшей к производящему
хозяйству.
Кризис примитивного поливного земледелия (кризис
продуцентов). Он возник около 2000 лет назад в связи с
повышением производительности сельского хозяйства и
появлением излишков продукции, которые можно было менять
или продавать. Кризис был вызван истощением плодородия почв.
Решить проблему удалось в результате второй
сельскохозяйственной революции, переходом к широкому
освоению неполивных земель.
Кризис перепромысла растительного материала (кризис
продуцентов). Этот кризис принято считать вторым антропогенным
кризисом, который произошел 150 – 350 лет назад. В ходе
промышленной революции он заставил человечество начать
интенсивное использование ископаемых источников энергии (угля,
торфа, нефти, газа и др.), что совместно с другими процессами
вызвало дисбаланс в энергетических процессах биосферы.
Кризис физического и химического загрязнения биосферы
(кризис редуцентов). 40 – 60 лет назад, в связи с развитием научнотехнической революции начался и продолжается в настоящее
время третий антропогенный, или глобальный, кризис. Сущность
этого кризиса состоит в том, что природа уже не в состоянии
справиться с разложением всего постоянно растущего
«антропогенного букета загрязнений». Особые проблемы
возникают с теми впервые синтезированными человеком
веществами, которые не имеют природных аналогов, и,
следовательно, для которых в природе нет систем (организмов или
абиотических процессов), способных редуцировать эти вещества до
исходных химических элементов.
5.4. Современный экологический кризис.
В настоящее время третий антропогенный кризис дополнился
четвертым глобальным термодинамическим (тепловым) кризисом,
или энергетическим кризисом потребления. И научно-техническая
революция, и растущее потребление, требует все большего и
большего потребления ископаемых энергетических ресурсов.
Термодинамический кризис, т.е. повышение средней температуры
атмосферного воздуха Земли, вызывает климатические изменения
в биосфере, связанные с парниковым эффектом, возникающим изза загрязнения атмосферы парниковыми газами. Растущее
потребление энергии и выделение парниковых газов грозит
планете глобальной экологической катастрофой. Может произойти
повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных
земель (таких, как Земли северной Европы) и многих крупных
городов. Кроме того, уже сейчас наблюдаются климатические
ситуации, связанные с возникновением торнадо, смерчей,
резкими перепадами погоды, наводнениями – все это результат
нарушения термодинамического режим нашей планеты.
В результате нарастания самоускоряющихся негативных
процессов (демографического взрыва, уничтожения биологических
видов и целых экосистем, истощения природных ресурсов, а также
загрязнения окружающей среды) биосфера оказалась в состоянии
экологического кризиса и даже более того – на грани
экологической катастрофы. Главными чертами этого кризисного
состояния являются: истощение ресурсов, перенаселение, а также
загрязнение биосферы ксенобиотиками, т.е. чуждыми для нее
веществами. Основные катастрофические процессы в биосфере –
это достижение человеком и значительное (в настоящее время на
порядок) превышение порога энергетического лимита; разрушение
природных экосистем.
В 1900 г. естественные экосистемы суши были разрушены на
20 %, а в настоящее время – уже на 63 %. Разрушаются также
морские экосистемы, прежде всего внутренние моря.
В ХХ веке антропогенное воздействие усилилось. В начале
века человечество потребляло примерно 1% чистой первичной
биосферной продукции, а к концу века уже 10 %. Кроме того,
первичная продукция оказалась разрушена еще на 30 %; при этом
часть ее перераспределилась человеком в пользу
сопровождающей фауны, т.е. домашних животных, крыс, мышей,
тараканов, микроорганизмов. В результате нарушается круговорот
биогенов, меняется , меняется их естественная концентрация во
всех средах, а в итоге постоянно снижается биоразнообразие. По
некоторым подсчетам, в настоящее время ежегодно гибнут тысячи
биологических видов.
Всякая живая система, используя обратные связи, всегда
стремится к самосохранению. Система обратных связей в биосфере
всегда стремится к самосохранению. Система обратных связей в
биосфере направлена на исключение, уничтожение человека, как
вида. Увеличивается, генетический «груз» человечества,
(ухудшается качество генофонда человеческой популяции),
отмечается рост психических и нервных заболеваний, снижается
общая болезням, усиливается стресс перенаселения в городах,
агрессия, страх и т.д. Человек для оправдания названия своего вида
"Человек разумный» должен планировать дальнейшую
деятельность так, чтобы сохранить оставшуюся и по возможности
восстановить утраченную биоту планеты за счет естественной
саморегуляции природной среды.
Современная эпоха характеризуется нарастающей
необходимостью экологического императива (настоятельного
требования), т.е. жесткого требования учитывать в хозяйственной
деятельности человека природные экологические законы и
ограничения, а также не превышать пределы экологической
емкости природных экосистем. Емкость природных экосистем
определяется их способностью к регенерации изъятых ресурсов и к
восстановлению основных природных «резервуаров» (воздушного
и водного бассейнов и земель), а также мощностью потоков
биогеохимического круговорота. Если не учитывать экологическую
емкость природных систем при развитии производства или при
заселении каких то участков земли, то возможны локальные
кризисные ситуации.
Энергетика природных биоценозов построена так, что
микроорганизмы (мелкие грибки и бактерии) потребляют
примерно 90 % энергии растительной биомассы, мелкие
беспозвоночные животные еще около 10 %, а крупные животные, в
том числе позвоночные, - всего 1 %. Все организмы имеют малый
коэффициент полезного действия, а их роль в биоте заключается в
тонкой настройке функционирования сообществ. Следовательно,
человек в естественных границах биосферы должен потреблять не
более 1 % добытой энергии, т.е. тратить только 1 % энергии на свои
нужды, а 99 % процентов – на поддержание биоты.
Биота является на данный момент единственным механизмом
результативного управления окружающей природной средой, в
которой только и может существовать человек. Сейчас
энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000
количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь малая
часть регулирует климат, формирующийся за счет остального
количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты приведет к
дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина 1/1000 и
является энергетическим лимитом, т.е. естественным барьером,
для дальнейшего увеличения хозяйственной деятельности
человека.
Таким образом, современное человечество находится на
пороге экологической катастрофы, и непременным условием его
дальнейшего существования является сохранение биосферы. Для
этого следует такой путь развития цивилизаций, при котором как
можно быстрее удастся резко уменьшить (в несколько раз)
антропогенное давление на природную среду и тем самым
оградить биосферу от разрушения.