Тема 4. Экологический мир и проблемы взаимодействия человека с окружающей средой

Экологический мир. Структура экосистемы. Экологические взаимодействия. Схема взаимосвязей в экосистеме и этапы ее развития. Состояние основных сред жизнедеятельности чеорвека: атмосферы, гидросферы, литосферы.

Экологический мир — это мир взаимных связей человека и среды его обитания, их значимости, а также соизмерения человеческих возможностей по использованию этих связей для удовлетворения потребностей в пределах допустимых антропогенных возможностей. Его можно рассматривать как суперсложную, соуправляемую систему в условиях установления, стабилизации и изменения взаимоотношений с природой и ее объектами, возникающих ситуаций в процессе удовлетворения человеком своих потребностей и достижения максимальной длительности самосохранения глобальной цивилизации.

Поддержание благоприятного качества окружающей среды является одной из наиболее острых экономических, научно-технических и социальных проблем современного человека.

Ушедшее столетие явилось периодом формирования крупных городов. Заложенные в прошлом веке тенденции развития мегаполисов, по всей видимости, сохранятся в ближайшие 20 лет. Прогнозы указывают на то, что к 2025 году около 100 городов в мире будут иметь население более 10 млн. человек, то есть порядка 5 млрд. человек будут жить в мегаполисах. Кроме того, современный период урбанизации характеризуется увеличением числа крупных городов с численностью населения более 1 млн. человек.

Таким образом, все большая часть населения планеты сосредоточивается для проживания в условиях наиболее преобразованной антропогенной деятельностью природы. Ученые, представители мировой общественности, международные организации обращают внимание на то, что потенциал экстенсивного развития крупных городов практически исчерпан. Они утрачивают роль генераторов общественного прогресса: в них формируются качественно новые проблемы, представляющие угрозу жизнедеятельности человека. Управление мегаполисом, крупным городом становится все более сложным и менее надежным, а решение острых городских проблем традиционными методами управления все чаще не дает удовлетворительных результатов.

Крупные города (КГ) являются исторически сложившейся сферой человека. Они накапливают и синтезируют многовековую материальную и духовную культуру, формируют особое сообщество - городской социум и специфическую среду обитания. В своей эволюции КГ отражают этапы развития цивилизации, подчиняются всеобщим законам взаимодействия природы и человека. Управления городами эволюционирует от простого, преимущественно административного и прямого действия к более сложному, структурному, включая в себя основные взаимодействия человека и среды его обитания. Основой взаимодействия являются Экосистемы.

Архитектоника Вселенной строга. Каждый уровень ее иерархии имеет определенные структуры, которые взаимосвязаны друг с другом. Если проанализировать эти взаимосвязи на Земле, то можно выделить сферы, составляющие экономическую систему, в которой функционирует человечество. К таким сферам относятся атмосфера, литосфера, гидросфера, техносфера и животный мир (рис 1.1).

Если соединим рассматриваемые сферы воедино, то получим экосистему. Термин экосистема ввел английский ботаник А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистему как основную природную единицу на поверхности Земли, в которой происходит естественный обмен веществ между живыми и неживыми образованиями.

Современная экосистема определяется совокупностью организмов, неживых компонентов и областей их существования, при взаимодействии которых происходит биотический круговорот веществ с участием продуцентов, консументов и редуцентов.

В наши дни введено определение экологизации экономики, требующее изменений в соотношении основных направлений общественного производства и в характере, культуре потребления населения. Но этого мало. Необходимо включить в экономику как открытую систему все эффекты, которые связаны как с природным естественным обменом, так и искусственными процессами получения благ для человека.

Экосистема обычно представляется как взаимосвязанная структура биотипа в виде биотической среды, контактирующей с биоценозом — процессами, обеспечивающими жизнедеятельность организмов— и окружающей средой, формирующей ее факторы, климат, почву, воду, воздух, рельеф местности, животный мир, растения и человека. Состояния и закономерности изменения экологических факторов изучают такие фундаментальные науки, как: метрология, биология, география, почвоведение, гидрология и экономика.

Обычно в истории взаимодействия человечества с природой выделяют четыре особых периода.

Рис.1.1. Экологические взаимодействия в деятельности человека и окружающей его среды

• Первый период связывают с эпохой палеолита, когда человек вел первобытнообщинный примитивный образ жизни. Он адаптировался к природе, был полностью растворен в ней, проводя время в собирательстве и охоте. В тот период человек боялся природных процессов и многие из них отождествлял с божеством. Говорить о возможности нанесения человеком вреда окружающей среде не приходится. К этому периоду больше подходит определение защиты человека от природы.

• В начале VIII—VII вв. до нашей эры в развитии человечества наступает второй, аграрный период, сопровождаемый культурным землепользованием. Именно с этого периода начинается конфронтация человека и природы.

Начиная с эпохи неолита, развития земледелия и скотоводства общество стало оказывать сильное воздействие на биосферу. Вырубки лесов, распашки лугов и выпас домашнего скота постепенно превратили огромные территории в различных регионах нашей планеты в песчаные пустыни. Как показывают археологические и палеоботанические исследования, в пустынях Гоби, Каракум, Кызылкум, Сахары когда-то существовали древние цивилизации. Человек стал открывать и покорять новые земли в Китае, Индонезии, Африке и Азии.

• Третий период относят к индустриальному (XVII—XX вв.). Бурно развивается промышленность, вырабатывается энергия за счет сжигания

горючих ресурсов, синтезируются новые виды сырья. В это время природа безжалостно эксплуатируется.

• Четвертый период — настоящее время.

БИОТА

Рис. 1.2 Схема взаимосвязей в экосистеме и действия факторов, определяющих состояние окружающей среды

В результате деятельности человека состояние среды его обитания систематически ухудшается, складываются настораживающие тенденции. В наши дни сохранность экосистем в разных странах и регионах оцениваются следующими данными; в Канаде и России — 65%, в Китае — 20%, в Индонезии — 7%, США — 5%, в Европе (без России) — 4%, в Индии — 1% в Японии — 0%.

Воздушный бассейн — атмосфера. Атмосфера простирается на высоту до 55 км от поверхности Земли. В круговороте атмосферного обмена принимают участие около 78% азота и 21% кислорода. На остальную часть химического состава воздуха приходится углекислый газ, неон, гелий, криптон, водород, озон, метан и т.д. Человече­ство из воздушного бассейна совместно с другими биоструктурами получает кислород — наиболее важную составляющую жизнеобеспечения. Однако в атмосфере под влиянием деятельности человека наметились определенные изменения:

ü безвозвратное изменение газовых составляющих;

ü загрязнение газовыми примесями, разрушающими газовую структуру атмосферы;

ü нагревание;

ü загрязнение взвешенными веществами.

Мы находимся на границе допустимого предела, когда еще атмосфера способна к самоочищению. Но если эта граница будет пройдена и наступят деструктивные процессы в составе атмосферы, можно реально говорить о начале заката человечества.

Наиболее очевидными источниками загрязнения воздушного бассейна являются:

• автомобильный транспорт, с одной стороны, потребляет кислород для обеспечения процесса горения в двигателях, а с другой — загрязняет атмосферу углекислым газом, пылью, взвешенными продуктами сгорания бензина (свинец, сернистый ангидрид и др.). С ним связано около 13% всех загрязнений атмосферы;

• химическая промышленность, черная и цветная металлургия выбрасывают в атмосферу угрожающее количество вредных концентрированных веществ.

Охрана воздуха от загрязнения — одна из важнейших задач человечества.

К основным направлениям оздоровления воздушного бассейна можно отнести:

• санитарно-технические: сооружение сверхвысоких дымовых труб, установка газопылеочистного оборудования, герметизация технологического и транспортного оборудования;

• технологические: создание новых технологий, основанных на частично и полностью замкнутых циклах, новых методов подготовки сырья, очищающих его от примесей до вовлечения в производство, замена исходного сырья, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, автоматизация производственных процессов;

• охранные: создание санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий, оптимальное расположение промышленных

предприятий с учетом розы ветров, вынос наиболее токсичных производств за черту города, рациональная планировка городской застройки, озеленение городов;

• контрольно-запретительные: установление уровня загрязнения атмосферы, запрещение производства отдельных токсичных продуктов, автоматизация контроля за выбросами.

Водный бассейн — гидросфера. Вода присутствует во всех процессах естественного обмена, происходящих в биосфере, в производственных процессах получения благ для человека, в сельскохозяйственных работах, при выработке энергии, добыче газа и нефти, при перевозке грузов на судах, при добыче рыбных и подводных ресурсов. Несмотря на то, что 75% поверхности Земли покрыто водой, нехватка пресной воды все больше отмечается на большинстве континентов. Пресная вода поступает из подземных вод, льда и снега, воды рек, озер и болот, и в общем балансе водных ресурсов она составляет всего 6%. Остальные 94% приходятся на Мировой океан. Из приведенных данных (табл. 1.1) видно, что в Европе и Азии водопотребление уже достигло около 23—24%, в Северной Америке до 16% от общего стока вод. При непрерывном росте потребления благ скорости водопотребления будут увеличиваться по экспоненте.

Основными источниками загрязнения водных ресурсов являются:

• потребление воды на производственные нужды. Если водопотребление в этом виде хозяйственной деятельности в год составляет около 65 км³, то в водоемы обратно сбрасываются загрязненных вод почти 70%, в водостоки — 30 млн. т загрязняющих веществ, из них 15 млн. т хлоридов, 19 млн. т сульфатов, 2352 тыс. т органических веществ, 28,5 тыс. т поверхностно-активных веществ, около 80 тыс. т нефтепродуктов;

• потребление воды на жилищно-коммунальные и бытовое хозяйства, которое не очищается полностью после ее использования;

• транспортирование грузов по водным путям. Так, за один год в моря попадает до 10 млн. т нефти из танкеров или при авариях на нефтяных приисках, что может покрыть водную поверхность до 120 млн. км². При таком интенсивном загрязнении водных ресурсов исчерпывается их способность к самоочищению за счет кругообмена, разложения веществ, фильтрации и других механизмов (рис. 13).

Так, периодичность полного обмена массы воды, которая близка к периоду естественной очистки, составляет: Мировой океан — 2500 лет; Подземные воды— 1400 лет; Почвенная влага — 1 год; Поляр­ные ледники — 9700 лет; Ледники горных районов — 1600 лет; Подземные льды многолетней мерзлоты — 10000 лет; Воды озер — 17 лет; Воды болот — 5 лет; Воды в руслах рек — 16 дней; Влага в атмосфере — 8—10 дней; Вода в живых организмах — несколько часов.

По прогнозам, увеличивающиеся масштабы водопотребления приведут к стремительному росту сброса промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых сточных вод во внутренние водоемы и окраинные моря. Только за последние 20 лет объем их увеличился с 35 до 150 м³ в год, т.е. почти в 5 раз. К 2000 г. предполагается дальнейшее увеличение сброса загрязненных вод до 3750 км³ в год. При этом более 10% этих вод сбрасывается в водоемы без какой-либо очистки. Это непременно скажется на состоянии рыбохозяйственных водоемов.

На примере Дуная можно судить о состоянии воды в реке. В течение года в нее попадает 3 тыс. т никеля, 14 тыс. т марганца, 500 т цинка, 36 тыс. т нефтепродуктов, десятки тонн хлора, нитратов и пестицидов. Регенерация загрязнений самой рекой невозможна. Река не справляется со сбросами. Не надо забывать, что по берегам этой реки живут около 80 млн. человек.

К другому неблагополучному водоему можно отнести Черное море, которое считается самым загрязненным в мире и умирает мучительной смертью. Оно превратилось в сточную яму, куда поступает огромное количество фосфора, ртути и нефтяных отходов. На сегодняшний день в море осталось только 5 видов рыб из 26, которые считались промысловыми 25—30 лет назад. А миллионная популяция дельфинов на эти годы сократилась в 5 раз. Такую же трансформацию претерпели морские водоросли. В результате в Черном море появилась бескислородная зона, составляющая до 10% всей его акватории. По некоторым оценкам, потеря промысловой рыбы составила до 5 млн. т.

Таблица 1.1

Дата добавления: 2014-01-03