Система наземного мониторинга

Раздел 6 Экологические принципы рационального использования природных ресурсов

Таблица 11

Раздел 5 Глобальные проблемы окружающей среды

Раздел 4 Экология и здоровье человека

Представления о роли человечества в эволюции Земли, так же как и знания о влиянии экологических факторов на жизнь и здоровье отдельного человека, сложились в основном во второй половине XX в. Базовым положением современного экологического мировоззрения является общность природы человека со всеми живыми существами Земли и необходимость сохранения современной биосферы для про­должения жизни человечества.

В настоящее время активно развиваются такие направле­ния экологии, как экология человека и социальная экология. Социальная экология изучает закономерности взаимодействия человеческих обществ с окружающей природной средой, а также зависимость здоровья и качества жизни человека от экологических факторов. Экология человека посвящена динамике численности и особен­ностям размещения населения на земном шаре, перспективам развития этносов и стран разных регионов Земли.

Развитие этих научных представлений имеет большое |практическое значение для планирования дальнейших путей экономического и социального прогресса человечества, определения причин и возможных путей преодоления современного экологического кризиса.

Этнос — биосоциальное, эколого-социально-экономическое и исто­рико-культурное единство значительной группы (популяции) людей, объективно составляющих и сознающих себя как единое целое и противопоставляющих свою общность другим подобным группам («мы» — «они»). Обычно для этноса характерна общность территории и языка.

Человек является биосоциальным существом и в то же самое время — представителем биологического вида «Человек разумный» (Homo sapiens), принадлежащего к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих, подклассу плацентарных, отряду приматов, семейству гоминид. Другие семейства, входящие в отряд приматов, — это понгиды — крупные человекообразные обезьяны (орангутаны, шимпанзе, гориллы) и хилобатиды — малые человекообразные обезъяны (гиббоны).

Характерной чертой, отличающей человека от животного является прежде всего речь, способность к которой определяется развитием мозга, а также артикуляционного аппарата. Речь в свою очередь является средством коммуникации, или планирования совместных действий и, что очень важно, концептуального мышления. Второе важнейшее отличие, связанно с первым, — это наличие крупного, сложного, хорошо развитого мозга, в котором увеличено (по сравнению с животным не только количество нейронов, но главным образом межнейронных связей, т. е. усложнена организация всего мозга и прежде всего коры его больших полушарий.

Развитие мозга и руки дало возможность применять орудия труда. В свою очередь все эти изменения связаны со способностью к прямохождению и соответствующему изменении скелета и пропорций тела человека.

Еще человека отличает от животных абстрактное мышление. Слово для людей является не сигналом, как у животных, а понятием. Люди способны к планированию сыпи действий, словесной передаче опыта, к осознанию таких понятий, как «совесть», «вера», «красота». Кроме того, человеку, в отличие от других видов животных, характерны иные темпы онтогенеза (онтогенез (от греч. ontos — сущее и genos — происхождение) —: индивидуальное развитие особи, включая всю совокупность ее преобразований от зарождения до конца жизни, или «история индивидуальной жизни». Термин введен Э. Геккелем (1866)., а именно удлиненные периоды эмбриогенеза (эмбриогенез (от греч. embryon зародыш и genos — происхождение — ранний период развития особи) и детства, периода обучения и экономической, а также физиологической зависимости от взрослых.

Появление человека в биосфере было предопределено около 4.0 млн лет назад, когда произошло отделение эволюцион­ной ветви предков человека. Это, по-видимому, случилось в Африке. Человек же, подобный современному, так называемый «кроманьонский человек» появился в биосфере всего около 40 тыс. лет тому назад. За такой краткий срок его биологические свойства не изменились, тогда как его бурная социокультурная эволюция изменила лик Земли, в итоге поставив природу под угрозу уничтожения. По своему положению в трофических цепях человек является консументом (как и всякое животное он — гетеротроф, а по типу своего питания — полифаг, т.е. способен питаться пищей разного рода. Многие современные исследователи и врачи считают, что природой человек приспособлен к потреблению рас­тительной пищи. Сейчас он занимает по­ложение на вершине трофических пирамид, питаясь различ­ными видами пищи.

Несмотря на свои уникальные свойства (разум, членораздельная речь, трудовая деятельность, социальное поведение др.), человек не лишился биологической сущности, и все законы экологии для него справедливы полностью, как и для любого другого живого организма.

Численность первых людей была невелика и контролировалсь различными природными факторами согласно природной экологической нише: с одной стороны — хищниками, паразитами, с другой стороны — конкурирующими видами человекообразных, внутривидовой борьбой. Кроме того, численность человека регулировалась истощением кoрмовых ресурсов. По возможностям географического распрост­ранения Homo sapiens способен обитать на различных участках и в различных климатических зонах планеты, хотя как биологический вид человек может обитать только в пределах суши зкваториальноги пояса (в тропиках и субтропиках) до высоты 3—3,5 км над уровнем моря.

Выход человека из-под контроля среды начался примерно 10 тыс. лет назад, когда впервые появились признаки сельского хозяйства. Именно тогда люди перестали зависеть от ресурс­ной кормовой базы и начался постепенный рост их численнос­ти, больший, чем предусмотрено законами биосферы.

В XIX—XX вв. проявились признаки нового мирового демографического перехода — демографического взрыва. В I960—1965 гг. человечество насчитывало 3,5 млрд человек, а к концу века эта цифра почти удвоилась, достигнув 6 млрд. В конце 2007 г. население планеты будет насчитывать 7 млрд человек.

Очевидно, что биосфера как единая биологическая система обладает соответствующей емкостью и при своих природных ресурсах способна прокормить лишь ограниченное количество людей. При этом численность народонаселения, которое био­сфера может прокормить, зависит и от уровня потребления людей.

Среду обитания человека так же, как и любого живого организма, можно подразделить на несколько условных типов:

• информационная среда, которую можно считать фильт­ратом внешних впечатлений, поступающих в мозг, ко­торые зависят от органов чувств. Для человека понятие информационной среды усложняется по сравнению с животными на сколько порядков в связи с наличием большого количества видео- и словесной информации, т. е. того, что мы называем культурной средой;

• минимальная среда, т. е. наличие тех необходимых
ресурсов, без которых невозможна сама жизнь;

• физиологическая среда жизни, т. е. минимальная среда
плюс наличие условий обеспечения некоторых более
сложных потребностей, которые человек, как и любой
другой живой организм, получает из среды. Это, напри
мер, не просто питание, а полноценное питание или
обеспечение потребности в движении и многое подоб
ное;

экологическая среда или непосредственная среда жизни
(среда обитания каждого человека или группы лю
дей).Это вся природная среда.

В свою очередь среда жизни каждого отдельного человека, окружающая его как в природных экосистемах, так и в условиях городского или сельского существования, также подразделяется на несколько видов:

• собственно природная среда, т. е. те природные экосис
темы, в которых живет данная группа людей.

• агротехническая среда: сельскохозяйственные угодья,
культурные ландшафты, зеленые насаждения, построй
ки, бульвары, сады и т. п. Этот вид среды требует усилий человека по ее поддержанию, ибо это полуискусственные агроэкосистемы. В городах и на производстве люди окружены полностью искусственной средой. Внутреннее пространство жилищ и производственных помещений, транспорт, культурно-архитектурная сре­да, среда вещей и прочее полностью созданы человеком и не могут без него существовать;

социальная среда, в которой живет человек, его куль­турно-психологическое окружение, социум и та часть информационной среды, которая по своему происхож­дению связана с культурой, а не с природой. Социальная среда вырастает из биологической среды но не может быть сведена к ней. Социальная среда жизни человека — это следующий уровень организации живой материи. С позиций всякого человека качество жизни и качество среды определяются его базовыми потребностями. Однако с позиций природы качество жизни человечества, включая возможность его выживания, помимо прочего определяется возможностями природы: биосферы, в том числе саморегуляции под воздействием антропогенных факторов, к которым относятся перенаселение (демографический взрыв), антропогенное загрязнение биосферы, а также исчерпание ее ресурсов.

Здоровье населения - важнейший показатель экологического благополучия в окружающей человека среде. Для достижения безопасности здоровья человека можно выделить следующие цели:

а) борьба с загрязнением воздуха;

б) охрана вод от загрязнений и использование пресных вод;

в) охрана морской среды;

г) эффективное использование почвы;

д) защита и охрана существующих генетических ресурсов (заповедники);

е) улучшение состояния окружающей среды в населенных районах.

Состояния окружающей среды определяет экологическое нормирование – научная и правовая деятельность человека, нацеленная на охрану природы и рациональное природопользование. В узком смысле Э.Н. – деятельность, в результате которой происходит обоснование идеальной и временной норм. Э.Н. призвано разрабатывать такие экологические регламенты и нормативы антропогенного воздействия на экосистемы, при которых сохраняется нормальное функционирование этих систем. Цель Э.Н. – регламентация антропогенных воздействий, при которых не происходит существенных структурно-функциональных изменений экосистемы.

Рационализация взаимоотношений общества и окружающей его среды в значительной степени связана с дальнейшим совершенствованием технологических процессов, чтобы сократить, а затем исключить вообще практику выбросов отходов в среду обитания человека. На некоторых металлургических заводах функционируют весьма эффективные очистные сооружения: домны и коксовые батареи не загрязняют биосферу благодаря бездымной загрузке шихты и сухому тушению кокса, налажена рециркуляция водного потока и др. На ряде предприятий цветной металлургии часть отходящих газов, прежде выбрасывавшихся без очистки, используется сейчас в качестве сырья для производства серной кислоты.

В целях уменьшения загрязнения воздуха, в частности сернистым ангидридом, электростанции ряда крупных городов переводятся на малосернистое топливо, развивается газификация и централизация энергообеспечения

ПРОБЛЕМЫ ГОРОДОВ И ПОСЕЛЕНИЙ

К числу наиболее значительных явлений современности, обусловли­вающих специфические экологические проблемы, относится интенсивный рост городов и численности городского населения.

Города - это весьма специфические творения человека, адапта­ция к которым связана с существенными издержками для здоро­вья и самочувствия людей. Поскольку города становятся основ­ными системами для жизни, крайне важно изучение и прогноз их воздействий на человека, среду и биосферные процессы в целом.

Города вряд ли можно назвать экосистемами в общепринятом понимании. В них отсутствуют основные свойства экосистем: спо­собность к саморегулированию (гомеосгазу) и круговороту веществ. Здесь практически отсутствует звено продуцентов и заметно по­давлена деятельность редуцентов. Существование города немыс­лимо без постоянного вложения энергии. В ряде случаев человек привносит ее больше, чем даже самые продуктивные экосистемы связывают в процессе фотосинтеза на равновеликой площади. Пос­ледняя величина, как известно, близка к 1% от солнечной энергии, достигающей Земли. При прекращении вложения энергии развитие города неизбежно пойдет по закономерностям первичной или вто­ричной сукцессии.

В городах наиболее полно проявляются свойственные техногенным образованиям замены замкнутых круговоротов веществ прямоточ­ными линиями с результатом накопления отходов и загрязнений. Горо­да в этом отношении прочно удерживают пальму первенства.

Городские или урбанизированные территории настолько специ­фичны, что их можно рассматривать как своего рода аномальные явления. Назовем важнейшие из присущих им специфических свойств:

- город можно рассматривать как своеобразную биогеохими­ческую провинцию. Для нее характерен аккумуляционный тип по­
тока веществ. Хотя химический состав таких образований может
существенно различаться в зависимости от наличия предприятий
различного профиля и других факторов, но практически во всех слу­чаях такие потоки являются закономерным явлением;

- атмосфера городов характеризуется пониженной прозрачнос­тью. Например, в Москве поверхности земли достигает на10% меньше прямой солнечной радиации и на 30% меньше ультрафио­летовых лучей, чем в окружающей местности. В городах выше запыленность атмосферы. Здесь нередко выпадает от 500 до 1500
кг/км^: пыли в сутки, в то время как в сельской местности количе­ство ее не превышает 5-15 кг/км² в сутки;

- для городов характерно повышенное прогревание воздуха. Их рассматривают как специфические «острова тепла». В средних ши­ротах годовая температура здесь может быть на 1-2°С выше, чем
в окружающей местности, а в отдельные периоды, например при боль­шом контрасте суточных температур и безветренной погоде,в ноч­ные часы здесь может быть теплее, чем за городом на 6-8°С;

- повышенная запыленность ведет к увеличению ядер конден­сации для влаги. Этот факт, а также замедление воздушных потоков над городом (следствие дополнительной «шероховатости»по­верхности) являются причинами большей облачности, а также дней с туманами и атмосферными осадками (в Москве, например, осад­ков выпадает больше, чем на окружающих территориях, на 10%);

- в воздухе содержится значительно больше микроорганизмов, ниже самоочищающая способность атмосферы;

- крайне специфичны влагооборогы городов. Природные циклы влагооборотов практически полностью разрушены. На большей части территории осадки не проникают в почву, поэтому питание грунтовых вод и грунтовая составляющая стока сведена до мини­мума. Транспирационный расход влаги также незначителен. Выпа­
дающие осадки в основном расходуются через поверхностный сток.
Последний в периоды ливней характеризуется высокой интенсив­ностью и сильной загрязненностью;

- городские реки и другие водоемы несут большую нагрузку загрязняющих веществ и в то же время характеризуются низкой способ­ностью к самоочищению.

- города - колоссальный потребитель чистой и возврата загрязненной воды (в крупных городах потребление воды надушу насе­ления в десятки раз больше, чем в сельской местности). Исполь­
зование поверхностных вод требует крупных сооружений по ее сохранению (большие площади водохранилищ), очистке и транспортировке. Масштабы потребления подземных вод обычно не согла­
суются со скоростью их восстановления. Поэтому под городами
вблизи них (часто в радиусе на несколько десятков километров)
образуются аномальные понижения уровней подземных вод на десятки и сотни метров («депрессионпые воронки»), возможны просадки грунтов, провалы. В то же время уровни воды первого водоносного горизонта, которые обычно не используются для водоснабжения, могут повышаться в результате утечек из водоподводящих
и водоотводящих систем, а также вследствие нарушения их циркуляции (стока) в процессе строительства различного рода подзем­ных сооружений и коммуникаций.

Загрязнение воздуха в городах

В крупных городах 60-80% зафязнений атмосферного воздуха приходится на автотранспорт. По этой причине основными загряз­няющими веществами являются оксиды азота, угарный и углекислый газ, диоксид серы, металлическая и резиновая пыль, бензо-(а)пирен, свинец, пары бензина и другие углеводороды.

В среднем один автомобиль за год выбрасывает около 200 кг окиси углерода, 60 кг окислов азота, 40 кг углеводородов, 3 кг металлической и резиновой пыли, 2 кг двуокиси серы до 2 кг бензо(а)пирена. Парк автотранспорта растет столь стремительно, что снижение выбросов, достигаемое за счет совершенствования автомобилей и установки на них различного вида очистных устройств, перекрывается увеличением числа автомобилей. Из перечисленных загрязнителей наиболее значи­тельные отрицательные последствия вызывают окислы азота, угарный газ, свинец и бензо(а)пирен. Последний является од­ним из наиболее сильных канцерогенов может длительное время (в течение нескольких месяцев) сохраняться в почвах, не теряя своих ядо­витых свойств, и, кроме этого, подавляет процессы нитрификации.

Результат комплексного действия различных загрязните­лей – смоговые явления в атмосфере городов.

Смог представля­ет собой результат комплексного действия различных загрязните­лей. Первоначально под ним понималась смесь пылевых частиц и капель тумана (англ. смог-дым, колоть и фог-густой туман). В дальнейшем термин приобрел более широкое значение.

Пылевые загрязнения также являются в основном продук­том городской среды. Воздух осредненного мирового города име­ет концентрацию пыли примерно в 150 раз более высокую, чем воздух над океаном и в 15 раз большую, чем воздух в сельской мест­ности. Пыль оказывает влияние на органы дыхания, радиационный и тепловой баланс, является ядрами конденсации для осадков, на ее поверхности концентрируются многие вредные вещества. В этом отношении наиболее опасна для человека и других организмов мел­кая пыль. Она обогащена сульфатами, свинцом, мышьяком, кад­мием, цинком. Бензо(а)пирен в воздухе на 90% связан с частицами пыли. Кроме того, пыль обладает значительным накопительным эффектом в атмосфере. На больших высотах (15-30 км) она мо­жет удерживаться в атмосфере до 1-2 лет.

Шум -уникален как загрязнитель. Он, как правило, не постоянен, не накаплива­ется, не переносится на большие расстояния. Вместе с тем понижает качество жизни, наносит ущерб здоровью. Чрезмерный шум вызыва­ет головные боли, бессонницу, повреждение opганов слуха, нервные рас­стройства, сужение кровеносных сосудов и увеличение артериального давления. Он вызывает или усиливает стрессовые явления, стимулирует агрессивность, способствует выделению адреналина в кровь и в конеч­ном счете ведет к сокращешио продолжительности жизни.

Кроме -этого, шум выступает как фактор беспокойства для живот­ных. Измеряется шум в децибелах (дБ).

Сильный шум может действовать как физический наркотик и вызывать так называемое звуковое «опьянение». Оно аналогично алкогольному и наркотическому. В этом одна из причин «успеха» современной шумной музыки, действующей аналогично возбужда­ющей ритмической музыке дикарей.

Существует также понятие «шум информационный», с ним свя­зывается лишняя, не несущая смысловой нагрузки информация.

Уменьшение данного вида загрязнения связано, с одной сторо­ны, со снижением его уровня, создаваемого теми или иными объек­тами, а с другой - с осуществлением комплекса мероприятий по шумозашите: применение звукопоглощающих материалов (напри­мер, в ФРГ начинают внедрять шумопоглощающий пористый ас­фальт), использование специальных звукопоглощающих или звуко-отражающих экранов (стенки различной конструкции, земляные валы, зеленые насаждения и т. п.), рациональное размещение объек­тов (отнесение жилых строений вглубь кварталов, вынос шумных производств за пределы жилых районов).

Тепловое загрязнение Данный вид загрязнения связан с по­вышением температуры среды главным образом под влиянием ан­тропогенных факторов. Применительно к городской среде тепло­вое загрязнение пока носит локальный характер. «Острова тепла» с повышенной температурой на несколько градусов имеют место в крупных гародах, внутри производственных комплексов и т. п.

Электромагнитное загрязнение. Этот вид загрязнения - ре­зультат изменения электромагнитных свойств среды. Наиболее часто возникает под влиянием линий электропередач, радио и те­левидения, работы некоторых промышленных объектов и т. п. Ска­зывается на живых организмах обычно через нарушение работы клеточных и молекулярных биологических структур. Имеются дан­ные о возможности появления катаракты хрусталика глаза под вли­янием данного вида загрязнений.

Радиоактивное загрязнение. Данное загрязнение вызывает­ся превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Обычно устанавливают нормы годовой радиаци­онной нагрузки (облучения).

Питание – важнейший фактор, определяющий здоровье человека. К приоритетным направлениям современной науки о питании относятся организация рационального сбалансированного питания, профилактика заболеваний, связанных с дефицитом белка и др. незаменимых элементов.

Население Земли в настоящее время составляет около 6 млрд. человек, и его численность растет примерно на 90 млн. человек в год. Скорость роста численности населения превышает скорость роста производства продуктов питания. Около 4 млн людей на планете не доедают, а около 35 тысяч, главным образом, детей до 5 лет, ежедневно умирают от голода. Хроническая проблема голода существует в тех странах, где люди ежедневно потребляют меньше, чем необходимо, калорий и белка. В блиближайшем будущем необходимо увеличить производство продуктов питания примерно в 3 раза, чтобы обеспечить достаточным количеством продовольствия все население.

Сложные проблемы обеспечения человечества питанием в огромной степени зависят от состояния биосферы. Постоянно растущее загрязнение биосферы препятствует решению этих проблем.

Из токсичных веществ, регулярно попадающих в организм человека,70 % поступает с пищей, 20 % - из воздуха и 10 % - с водой. Природные яды могут поступать в нашу пищу из почвы, воды и воздуха, но значительно большее количество ядов, поступающих в пищу из окружающей среды, вносится в эту среду самим человеком.

Среди таких веществ следует назвать тяжелые металлы и их соединения, разнообразные пестициды, галогенсодержащие соединения, фосфаты, нитрозосоединения, антибиотики, гормоны и другие.

Нерациональное применение пестицидов во всем мире, недостаточная изученность поведения пестицидов в окружающей среде привели к накоплению их в пищевых цепях, особенно в их конечных звеньях. Если, например, ДДТ распыляли с самолета над стоячим водоемом, то уже через несколько дней его нельзя обнаружить в воде, так как он успевает перейти в микроорганизмы (бактерии и водоросли) или в донный ил. Поэтому у некоторых исследователей еще 20-30 лет назад складывалось мнение о безопасности ДДТ. Однако теперь мы знаем, что ДДТ быстро переходит в пищевые цепи типа: фитопланктон - рачки - рыбы - хищные рыбы - теплокровные животные, питающиеся рыбой. Коэффициент накопления в каждом звене пищевой цепи составляет 10. Таким образом, рыбы могут содержать в тысячи раз больше пестицидов, чем их содержит водная среда.

По подсчетам, сделанным в Германии в 1981 году, каждый грудной ребенок с молоком матери получает в среднем в 2 раза больше ДДТ, почти в 10 раз больше гексахлорбензола и полихлорированных дифенилов, чем это допускается по нормам. В грудном молоке матерей в США содержится в 4 раза больше ДДТ, чем допускается нормами. Несмотря на то, что международное сообщество приняло решение с 1970 года ограничить применение ДДТ, в связи с длительны периодом его полураспада (около 10 лет) и в конце 20 века нельзя ожидать уменьшения ДДТ в рыбе.

Аналогично ДДТ в окружающей среде накапливаются и другие пестициды, в частности полихлорированые дифенилы. В биологическом отношении это одни из самых страшных ядов среди хлорорганических пестицидов. Они практически не разрушаются в окружающей среде. Их можно обнаружить практически повсюду: полихлорированные дифенилы выносятся со сточными водами, их находят в речном иле, морской воде, в древесине, бумаге, жировой ткани и яйцах морских птиц и т.д. Полагают, что эти токсичные вещества могут быть и продуктами расщепления ДДТ под действием ультрафиолетовых лучей. Полихлорированные дифенилы обнаруживают в растениях и ягодах. Если из древесины, содержащей эти вещества, производили бумагу и использовали ее для пакетов для муки, яды находили в муке. В настоящее время полихлорированные дифенилы находят даже в организмах антарктических пингвинов, что свидетельствует об их всемирном распространении.

Достаточно хорошо изучено накопление в пищевых цепях и попадание в пищу человека ртути. Соединения ртути применяются в качестве фунгицидов (веществ для борьбы с патогенными грибами - возбудителями болезней сельхозрастений), а также используются при производстве бумажной массы и служат катализаторами в химической промышленности. Из всего количества ртути, которое мы получаем с пищей, примерно половина приходится на продукты животного происхождения и одна треть - на растительную пищу. Всего в мире ежегодно производится 9000 т ртути, из их 5000 т впоследствии оказываются в океанах. По пищевым цепям ртуть из воды попадает в тела рыб, а вместе с ними - на стол человеку.

Например, высокое содержание ртути было обнаружено в некоторых видах атлантических рыб, почти у каждого второго угря, выловленного в Эльбе в 1983 году, содержание ртути было выше предельно допустимого значения. Щуки, окуни, угри, выловленные в Балтийском море вблизи Стокгольма, содержали 5 мг/кг ртути и если этой рыбой кормили кошек, то последние умирали через 2-3 месяца.

Для рыб летальной (смертельной) дозой считается содержание ртути 20 мг/кг. За естественное содержание ртути в рыбах принимают величину 0,1-0,2 мг/кг. Всемирная организация здравоохранения предложила считать предельно допустимой концентрацией ртути в продуктах 1 мг/кг. Поэтому, например, в Финляндии рекомендуют есть рыбу не чаще 1-2 раз в неделю.

В водных объектах ртуть превращается в сильно токсичное соединение - метилртуть. Попадание в организм человека метилртути вызывает тяжелое заболевание. Оно сопровождается поражением зрения, головного мозга, в том числе и у эмбрионов. Волосы человека, в которых отлагается ртуть, являются индикаторами в случае угрозы ртутного отравления.

Еще безопасной считается концентрация ртути в волосах человека 10 мг/кг, а угрожающей жизни человека - концентрация 300 мг/кг.

Свинец относится к наиболее известным ядам и даже среди современных токсикантов играет весьма заметную роль. Основное количество свинца в окружающую среду поступает в виде алкильных соединений, которые примешивают к бензину в качестве антидетонаторов. Подобно другим тяжелым металлам, свинец включается в организме человека в различные клеточные ферменты, в результате чего эти ферменты не могут выполнять свои функции. Отравление свинцом проявляется расстройствами нервной системы и вызывает поражение головного мозга человека. Свинец, как кадмий или ртуть, отрицательно влияет на сетчатку глаза, ухудшая сумеречное зрение. В связи с этим положение водителей автотранспорта вдвойне опасно: в их организм попадает больше свинца и как раз для них ухудшение сумеречного зрения может иметь катастрофические последствия.

Роль свинца в канцерогенезе заключается в том, что он усиливает действие веществ, вызывающих рак: в его присутствии достаточно в 5 раз меньшего количества канцерогенных углеводородов.

В пище свинец находят в количестве до 2 мг/кг, прежде всего в листовых и стеблевых овощах, поэтому около двух третей всего поглощаемого свинца человек получает через потребление растительных продуктов. Свинец, поглощаемый листовыми овощами, на 95 % аккумулируется из воздуха на 5 % - из почвы. Часто свинец находят в сухом молоке. Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего за несколько лет такое количество свинца, которое превышает допустимые пределы. Установлено, что плоды деревьев, растущих вдоль дороги (в пределах 50 м) не следует употреблять в пищу.

Морские организмы концентрируют свинец из воды, например устрицы осуществляют более чем 500-кратное концентрирование свинца. Если свиней кормят мукой из китового мяса, то в их организме создается более высокая концентрация свинца, как, например, в австралийской ветчине.

Есть особый вид свинцового отравления дикой водоплавающей птицы, это свинцовая охотничья дробь и свинцовые грузила рыбаков. Эти шарики из свинца птицы проглатывают вместо необходимых им для пищеварения кусочков гравия. Свинец в желудках птиц размалывается гравием и, растворяясь, проникает в кровь. В связи с этим, например, в США разрешено использовать только стальную дробь.

В последние 3-4 десятилетия применение в технике нашел тяжелый металл кадмий. Он содержится в мазуте и дизельном топливе (и освобождается при сжигании), его используют в качестве присадки к сплавам, при нанесении гальванопокрытий, для получения пигмента красок и эмалей, в качестве стабилизатора пластмасс и т.д.

Кадмий опасен в любой форме. Из-за медленного его выведения из организма может произойти хроническое отравление. Самые ранние симптомы его - поражение почек и нервной системы, костные боли, нарушение функции легких. Больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей, так как он чрезвычайно легко переходит из почвы в растения. Особенную опасность в этом отношении представляют грибы. Например, луговые шампиньоны аккумулируют, главным образом, кадмий. В некоторых европейских странах не рекомендовано употреблять в пищу дикорастущие грибы, а также меньше свиных и говяжьих почек.

Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только потребления им кадмийсодержащих продуктов питания, но и в большей степени от качества диеты. В частности, даже весьма незначительная недостаточность железа может заметно усилить аккумуляцию кадмия. Особой опасности подвергаются беременные женщины, у которых потребность в железе выше. Вообще достаточное количество железа в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Большие дозы витамина Д действуют при отравлении кадмием как противоядие. В организме курильщиков накапливается примерно вдвое больше кадмия, чем у некурящих. Одна сигарета содержит примерно

2 мг кадмия. Табачный дым содержит 3900 химических соединений, влияние многих на организм человека не изучено.

Загрязнение пищевых продуктов вредными химическими веществами может происходить также в условиях технологии их производства, когда нарушаются требования стандартов к чистоте сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, тары, упаковочных материалов.

Используемый во всем мире упаковочный материал для пищевых продуктов - поливинилхлорид при несовершенной технологии его получения может содержать остаточные количества винилхлорида (канцероген), который переходит в пищевые продукты.

Имеются сведения о нахождении винилхлорида в уксусе, фруктовых соках и горчице, которые были упакованы в бутылки из поливинилхлорида. Растительное масло растворяет пластик, в него переходит опасный мономер, поэтому после вскрытия масло либо переливают в стеклянную тару, либо хранят в холодильнике.

Вредные вещества могут попасть в организм человека в результате нарушения правил уничтожения грызунов. При несоблюдении необходимых предосторожностей погибшие грызуны могут оказаться пищей для свиней, а через мясо последних яд может оказаться в организме человека.

Источником загрязнения вредными веществами может быть тара, контактирующая с пищевыми продуктами, поэтому жестяные консервные банки покрываются антикоррозионным составом, в котором не должно быть вредных примесей (свинца, меди и др.).

В последние годы в животноводстве довольно широко применяют лекарственные препараты в дозах, меньших, чем лечебные дозы. Например, если животным в таких дозах дают антибиотики, то снижается риск заболевания сельхозживотных, они лучше усваивают корм, может удлиняться срок хранения мяса по этой причине и т.п. Но если остаточные количества антибиотиков попадают в мясные продукты, то они могут вызвать у людей аллергию или устойчивость у болезнетворных микробов.

В качестве гормональных средств, использующихся при откорме животных, применяют диэтилстильбэстрол и производные тиоурацила. При переходе этих веществ в мясо они способны нарушить гормональный баланс человека, употребившего такое мясо. Более того, диэтилстильбэстрол является канцерогенным препаратом. При запрете в некоторых странах диэтилстильбэстрола находчивые поставщики мяса стали использовать

другие гормоны, которые трудно определялись при анализе или которые мало изучены. Часто такие мясопродукты, как печень или почки, могут быть просто несъедобны из-за содержания в них медикаментов.

В связи со средствами, применяемыми для ускоренного откорма животных, следует упомянуть блокаторы бета-рецепторов, представляющие угрозу, прежде всего, для сердечных больных и диабетиков. Эти вещества применяют при

откорме свиней, так как массовое содержание последних в тесных помещениях вызывает у животных крайнюю перегрузку сердечно-сосудистой системы. Блокаторы бета-рецепторов служат для предупреждения сердечных инфарктов у животных, но могут быть опасными для людей с больным сердцем или вызывать аллергию. Вспомогательным средством при откорме крупного рогатого скота служат тиреостатики - лекарственные препараты, которые подавляют включение йода в гормоны щитовидной железы. В результате уменьшается выведение воды из организма животных, и увеличивается привес. У человека тиреостатики могут вызвать увеличение щитовидной железы.

С давних пор человеком использовались пищевые добавки: уксус, сода, лимонная кислота и другие. В современной пищевой промышленности их большое количество: антиокислители, красители, эмульгаторы, разрыхлители, консерванты, подсластители, загустители и т.д. Можно или нельзя применять ту или иную добавку, решают органы здравоохранения каждой страны, а на международном уровне - Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам. Во многих странах существуют свои списки разрешенных пищевых добавок. Например, краситель Е 123 (амарант) запрещен в России, но разрешен в Европе. В связи с обилием импортных продуктов питания на российском рынке потребителю следует знать, какие вещества зашифрованы под соответствующим кодом "Е + число". По данным Госсанэпиднадзора, опубликованным в 1994 году, в список запрещенных веществ включены три: Е 121 (цитрусовый краситель), Е 123 (амарант) и Е 240 (формальдегид). Однако многие вещества, применяемые в качестве пищевых добавок, находятся еще в стадии изучения, поэтому вполне возможно подтверждение вредного влияния на здоровье человека некоторых из них.

При приготовлении пищи следует помнить, что даже пряности в больших количествах могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье.

Нарушение технологии консервирования продуктов может привести к попаданию в пищу токсина ботулизма, вырабатываемого бактерией Clostridium botulinum и являющегося наиболее опасным из ядовитых веществ.

Современный человек, живущий в мире, загрязненном токсичными веществами, должен быть внимательным к сведениям об источниках опасности при потреблении пищевых продуктов, информированным о соответствующих кодах и шифрах, свидетельствующих о применении в продуктах питания тех или иных веществ, о свойствах упаковок пищевых продуктов и т.п. Знания эти не могут считаться избыточными, ибо они способствуют сохранению здоровья.Замена естественных материалов на синтетические приводит к целому ряду непредвиденных последствий, так как в биохимический цикл включается ряд синтетических соединений, не свойственных естественным природным средам. Например, при попадании в водоем мыла, основой которого являются жиры, вода самоочищается, а если в воду попадают синтетические моющие средства, содержащие фосфаты, то происходит размножение сине-зеленых водорослей, которые приводят к гибели водоемов. Моющие химические соединения передаются по пищевым цепям и накапливаются в живых организмах, а попадая в организм человека, увеличивают его химическую нагрузку (табл.)

Углеводороды	СО	Пестициды	Фториды	Фенол	Свинец	Ртуть	Тяжелые металлы
2-8 т	2-4 т	140 кг	6,3 кг	2,1 кг	1 кг	12 г	1 кг

Химическая нагрузка- общее количество вредных и токсических веществ, которые попадают в организм человека за время его жизни.

Проблема экоразвития была сформулирована на конференции ООН по окружающей человека среде (Стокгольм, 1972). Впервые была декларирована необходимость "Экологически ориентированного cоциально - экономического развития, при котором рост благосостояния людей не сопровождается изменением состояния среды обитания и деградацией природных систем". Целью экоразвития декларировался экологически ориентированный прогресс для настоящего и будущих поколений при сохранении существующего эволюционного типа развития биосферы. Проблема экоразвития является важнейшей проблемой, которую решает человечество в сложнейшей биосоциальной системе в условиях жесткой взаимосвязи и взаимного влияния экологии и экономики. Эта взаимосвязь дает сложный комплекс причин, следствий и кризисных ситуаций, обусловленных все возрастающим негативным влиянием антропогенного фактора на окружающую среду (ОС) и обратным давлением ОС на человеческую популяцию и созданную ею техносферу и биоту вообще.

Глобальные проблемы экоразвития определяются пятью основными факторами, сформулированными ведущими системными аналитиками экоразвития.

1. Быстрый рост народонаселения.

2. Производство продуктов питания.

3. Индустриализация.

4. Истощение ресурсов.

5. Ухудшение качества ОС.

Причем экспоненциальный рост первого фактора - народонаселения предполагает рост каждого из трех последующих факторов по более крутым экспонентам, что в свою очередь приводит к возрастанию экологической нагрузки, превышению способности ОС к самоочищению, к ухудшению качества и деградации ОС. В этом случае декларируемые цели и критерий экологической целесообразности позволяет говорить об экологически ограниченном развитии.

Большинство лимитирующих факторов и проблем развития было определено по данным критических ситуаций, т.е. в пост-периоде после фактического воздействия и обнаружения негативного эффекта. Между воздействием и конечным проявленным эффектом наблюдается иногда большое время задержки и накопления эффекта воздействия, в период которых объект воздействия также мог претерпеть во времени существенные изменения. Рассматривая проблемы экоразвития в первую очередь выделяют основные детерминирующие факторы экоразвития и тенденции их изменения во времени.

Соотношение факторов 1-3 и темпов их роста в какой-то степени напоминают соотношение различных трофических уровней и передачу энергии между уровнями. Для развития каждого последующего уровня фактора (например, рост населения) необходимо иметь несколько больший уровень или темпы роста на предыдущем (например, производство). Общий уровень развития производства характеризуется экспоненциальной тенденцией, такой же тенденцией определяется и удельное производство на душу населения. Факторы 1-3 связаны с увеличением антропогенной и техногенной нагрузки на ОС и сопровождаются загрязнениями или негативными воздействиями на ОС. Основной задачей подобных системных исследований является моделирование и программирование динамики развития сложнейшей биосоциальной системы с целью обнаружения узких предкритических мест (бифуркаций) процесса развития, которые могут привести к кризисным ситуациям, и выявление возможных и оптимальных способов управления для предотвращения возникновения подобных ситуаций.

При рассмотрении систем высшего ранга, для которых характерен принцип эмержентноти, т.е. невозможноть прогнозирования систем высшего ранга на основе аддитивности свойств систем низшего ранга возникают существенные трудности при однозначной трактовке ситуаций, неопределенность целей, критериев, а также эффектов управления системой.

Почти без всякой натяжки в последнее время можно говорить о своеобразном "кологическом императиве" - доминировании экологии над экономикой в таких важнейших областях как ресурсы и темпы их расходования, формирование прибыли и стоимостных показателей товара, стратегии развития мирового сообщества и даже стратегии взаимодействия силовых структур в этом сообществе.

Глобальное прогнозирование весьма сложная интегрированная междисциплинарная задача, конечной целью которой является обеспечение устойчивого развития человеческого общества в биосфере с учетом экологических, экономических и социальных факторов в их сложнейшей взаимосвязи для настоящего и будущих поколений.

Методы глобального прогнозирования относятся к классу поисковых прогнозов, которые отличают отсутствие заранее заданных критериев, целей и нормативов, а также неопределенностью и изменяемостью во времени. Для получения поискового прогноза используются общенаучные методы, экспертные оценки и системы, экстраполяция, системное моделирование.

Для реальных природных процессов следует отметить и сложную природу параметров, включающих не только детерминированную составляющую- определенную по расчету, причины и механизмы изменения которой во времени известны, но и вероятностную составляющую. Вероятностная составляющая описывается в процессе изучения объекта прогноза и закономерностей его развития и в свою очередь может быть осложнена чрезвычайно трудно оцениваемой случайной составляющей.

Комплексные глобальные экологические прогнозы имеют целью оценить перспективы состояния природной среды и природных ресурсов, динамики роста населения и обеспечения его продуктами питания и потребительскими товарами и услугами, удовлетворяющими декларируемые потребности, динамическое состояние ОС и влияние на нее человеческой популяции и созданной человеком техносферой.

Применяя понятийный аппарат экологии основной задачей является определение лимитирующего фактора (или группы факторов) экоразвития. Глобальное моделирование сложных систем может дать определенную информацию об интервалах безопасного варьирования факторов и возможность управления их изменениями.

Эти проблемы положены в основу ряда международных документов, определяющих глобальную политику в области защиты ОС и рационального природопользования: декларации по окружающей среде и развитию и ряду международных конвенций о биологическом многообразии, изменении климата, сохранения устойчивого развития всех видов лесов и наконец конвенции о взаимном доступе к передовым природозащитным технологиям, обеспечивающим сохранение природной среды.

В начале девяностых годов была впервые сформулирована глобальная цель стратегии экоразвития - устойчивое развитие. Под "устойчивым развитием понимается удовлетворение человеческих потребностей и стремлений не только в настоящем времени, но и необходимость не ставить под угрозу удовлетворить собственные потребности будущих поколений". В философском смысле речь идет о создании НООСФЕРЫ - сферы человека разумного в основных аспектах долговременного природопользования.

В зависимости от уровня развития социально- экономической системы концепция устойчивого развития приобретает ряд специфических национальных, региональных и временных аспектов. С учетом этих аспектов разрабатываются специфические региональные концепции перехода на модель устойчивого развития (КПМУР), которая обобщает другие национальные программы, включающие концепции технического развития, безопасности, защиты и охраны ОС, рационального природопользования и ряда других. Поскольку КПМУР затрагивает интересы граждан соответствующего государства, то скорее всего является политическим вопросом, а не вопросом конкретной науки.

Фактически в области экоразвития решается основной вопрос: сможет ли человек как вид доказать свои возможности - выйти из под пресса естественного отбора, реализуя знание законов природы и интеллектуальный потенциал или будет вынужден подчиниться жестким законам экологии, регулирующим жизнедеятельность в биосфере и жестко отрицающим принципы антропоцентризма.

Краткий очерк прогнозов экоразвития

Основные глобальные проблемы биосферы и земной цивилизации вообще имеют в своей основе широко известную экологическую ситуацию с ростом популяций в экологической нише различной степени заполнения и изменением стратегии выживания от r-стратегии экстенсивного экспоненциального роста, когда большая часть энергии, получаемой популяцией, используется для быстрого роста численности к k-стратегии ограниченного роста (интенсивное развитие), когда энергия вида направлена на совершенствование приспособительных адаптационных механизмов и связей, обеспечивающих наилучшее выживание в условиях заполненной экологической ниши.

Для человеческой популяции конфликтные и кризисные ситуации, которые при этом возникают, обуславливаются не только ростом численности популяции, но и возрастанием негативного воздействия на биосферу, созданной человеком техносферы. В начальный период развития за счет самоочищающейся функции биосферы имеется возможность поглощения и ассимиляции негативных воздействий без существенных изменений состояния биосферы.

Первая негативная тенденция ограничения развития наблюдается на определенном этапе при превышении буферной емкости природных систем следствием чего является существенное изменение качества ОС, которое обратным давлением воздействует на все элементы ОС.

Вторая негативная тенденция ограничивает темпы развития по ресурсному показателю. Темпы развития могут падать по сценарию истощения ресурсов вследствие слишком высоких темпов расхода возобновимых и невозобновимых природных ресурсов и их истощения.

Осознание этих проблем приводит к постановке двух чрезвычайно сложных прогностических задач.

1. Определение пределов роста.

2. Разработка и стратегии поведения "человека разумного" за пределами роста для обеспечения сохранения функций биосферы и устойчивого будущего развития.

Собственно этому посвещены труды системных экологов и экономистов, работающих в области рационального природопользования.

Одним из первых предупреждений о потенциально возможной кризисной ситуации была книга английского священника Томаса Мальтуса "Опыт о законе народонаселения" (1798). На примере демографического анализа тогдашних английских колоний в Северной Америке были сделаны вполне справедливые для ситуации того времени выводы о доминировании темпов роста населения (геометрическая прогрессия) над возможными темпами роста продуктов питания (арифметическая прогрессия). Впервые был сделан вывод о неизбежности ограничения численности населения в предверии возможных негативных воздействий и катастроф - голода, эпидемий и войн и были отмечены основные экологические тенденции роста человеческой популяции в незаполненной экологической нише в доиндустриальный период.

С того времени научно-техническая революция привела уже к доминированию техногенного вклада в свою очередь, ограничивающему плотность и численность населения через разнообразные механизмы негативных и токсических воздействий.

Закон народонаселения Мальтуса охватывает лишь первые две фактора (рост населения и производство продуктов питания) по сценарию доиндустриального или раннего индустриального общества.

Уже в исследованиях Гудзоновского института "Развитие мира в последующие 200 лет" (1967-1971, Г. Кан, В. Браун, Л. Мартель) рассматривались возможные сценарии развития по уровням экономического развития общества и динамике формирования потребностей: доиндустриальное, индустриальное, сверх индустриальное и постиндустриальное общество, а также четыре основных типа экономической деятельности.

К первичному типу относятся добывающие отрасли, сельское хозяйство, лесоводство, рыболовство. Начальная стадия урбанизации предполагает отношение сельского населения к городскому в пределах 20:1.

Вторичная экономическая деятельность предполагает развитие строительства и обрабатывающей промышленности. Уже на этой стадии для общества и культуры характерно доминирование городского типа.

Третичный тип характерен для постиндустриального общества и определяется развитием сферы услуг, обеспечивающих первичный и вторичный типы. Этот тип деятельности предполагает развитие транспорта, страхования, системы финансирования, управления, образования и подготовки квалифицированной рабочей силы.

Наконец в ХХI веке предполагался переход общества к постиндустриальной экономике - четвертичному типу деятельности. Этот тип предполагает все меньшую долю первых трех и большую долю, направленную на удовлетворение собственных интересов человека, которые в настоящее время относятся больше к категории досуга. Этот период, подготовленный четырьмя столетиями развития предполагает переход от образа жизни, доминирующего над человеком к образу жизни, подчиненному его интересам.

Результирующий прогноз крайне оптимистичен - прогрессивное развитие для многих будущих поколений, хотя и с некоторым возможным снижением темпов.

К настоящему времени опубликовано более десяти глобальных прогнозов и моделей роста. Наиболее известны "Пределы роста" (1972 г., Дон. Медоуз, Ден. Медоуз, Д. Рандерс), "Человечество на поворотном пункте" (1974 г., М. Месарович, Э. Пестель), "Латиноамериканская модель" (1974 г., А.О. Эррера), "Глобальные ограничения и новый взгляд на развитие" (1974 г., Я. Кайа, Ч. Сузуки), "Модель питания для удвоенного населения мира" (1975 г., Х. Линнеман), "За пределами века расточительства" (1976 г., Д. Габор), модель SARUM (1976 г., П. Робертс), "Сценарий для Америки и всего мира" (1976 г., Х. Кан, В. Броун, Л. Мартель), "Будущее мировой экономики" (1979 г., В. Леонтьев), "Мир в 2000" (1980 г., В. Леонтьев и др.), " За пределами роста " (1992 г., Дон. Медоуз, Ден. Медоуз, Д. Рандерс).

Наибольшее общественное внимание привлекли "алармистские прогнозы", предостерегающие от кризисных ситуаций ОС и стимулирующие общественный интерес к этим проблемам. Самый жесткий прогноз по фактору ухудшения качества ОС получен Медоузами и Рендерсом ("Пределы роста",1972) и сформулирован в трех основных выводах.

1. Сохранение современных тенденций роста населения мира, темпов роста индустриализации и загрязнения ОС, а также темпов расхода ресурсов приведет к достижению пределов роста приблизительно к 2072 г. Практическими последствиями станет неконтролируемое снижение населения и падение объема производства.

2. Изменение существующих тенденций природопользования может создать условия экологической и экономической стабильности и обеспечить состояние глобального равновесия.

3. При выборе второго варианта успешность его зависит от времени начала изменений современных тенденций, чем быстрее начало, тем больше шансов на успех.

Этот наиболее печальный прогноз вернее результаты глобального моделирования, сделанные как доклад знаменитому Римскому клубу.

Более поздние прогнозы Месаровича и Пестеля на моделях сложных многоуровневых иерархических систем с включением взаимосвязи социальных и политических процессов и экоразвития дали более оптимистическую картину перспектив изменения состояния ОС. Проблема загрязнения ОС прогнозируется как технически управляемая и не ставит серьезных барьеров для экономического развития. Большинство исследователей пришли к идентичным выводам, что миру угрожает не глобальная экологическая катастрофа, а длительный растянутый во времени стресс с серией разнообразных региональных кризисов экологических, демографических, энергетических и продовольственных.

Проблема роста населения

При рассмотрении этого основного возмущающего фактора экоразвития следует возвратиться к основным ранее рассмотренным закономерностям популяционного анализа и динамики роста популяции. Рост популяции описывается двумя альтернативными дифференциальными уравнениями - экспоненциальным и логистическим:

dN/dt =rN, dN/dt=rN (1- N/K).

Логистическое уравнение является более общим и включает экспоненциальное как частный случай, когда коэффициент N/K--->0. На рисунке представлены типовые зависимости численности вида во времени по различным сценариям.

Кривая экспоненциального роста, иначе называемая кривой биотического потенциала вида, отражает ситуацию максимальных темпов роста в нестабильной изменяющейся ОС.

Эта ситуация наблюдается в молодых по возрасту экосистемах или в мало заполненных экологических нишах, когда N<<K. Темпы роста популяции определяются величиной биотического потенциала r. При сравнении величин биотического потенциала различных видов более часто используют собственно величину r (изменяющуюся от 0,00 до 6·1e9 особи в год) или время удвоения численности популяции, при этом время удвоения для различных видов изменяется от дней до сотен лет. Следует отметить, что в природе даже виды с громадным биотическим потенциалом и периодом удвоения численности порядка 10-15 дней не смогли преодолеть механизмы и законы, тормозящие рост численности популяции при подходе величины N к критическому или оптимальному уровню. За этим рубежом экспоненциальный рост замедляется и в силу вступает логистическое асимптотическое уравнение с его ограничениями вида по численности.

Возможности человека как биологического вида при экспоненциальном росте в рамках экологических закономерностей весьма скромны. Так, для человеческой популяции в ХХ веке время удвоения оценивается около 30-40 лет при относительно малой величине биотического потенциала в среднем 0,01-0,03.

В настоящее время не только для экологов ясна экологическая целесообразность негативных воздействий и факторов при экспоненциальном росте численности популяции. Именно эти воздействия и образуют систему отрицательных обратных связей и уменьшает амплитуду отклонения системы от оптимального состояния. К таким факторам в природе следует отнести естественных врагов и хищников, поддерживающих и регулирующих санитарное состояние популяции жертвы в процессе естественного отбора. При этом физическое уничтожение отдельных особей, например, слабых, больных или имеющих изменения, не проходящие жесткие рамки естественного отбора, является экологически целесообразным и полезным для популяции в целом. Как видно из изложенного экологические механизмы стабилизации численности вида весьма разнообразны, жестки и совершенствуются по мере повышения уровня организации сообщества. В природе это решается в пользу интересов вида как носителя генофонда зачастую в ущерб интересам отдельной особи. При переходе на следующий уровень от вида к сообществу в аналогичной ситуации принцип эмержентности проявляется в явном виде. При этом уже нельзя говорить о положительном эффекте исчезновения вида для сообщества, поскольку это противоречит принципу сохранения видового разнообразия, поскольку именно вид, а не особь является носителем генетической информации.

Логистическое уравнение предполагает определенный предел численности вида, соответствующий критическому или оптимальному уровню численности K. При увеличении численности вида величина N увеличивается, а коэффициент N/K возрастает (от 0 до 1). Этот коэффициент характеризует сопротивление ОС росту численности популяции. На начальном этапе изменений от Nо до K величина сопротивления невелика, затем возрастает во времени до максимума при приближении N-->K. Определенную информацию о нахождении в этой зоне риска дает дифференциальная величина скорости роста и тенденция ее изменения (увеличение или уменьшение).

Если влияние ограничивающих факторов невелико или растянуто во времени возможен сценарий 2 "overshoot" - переход за экологически целесообразные пределы, после которого популяция претерпевает стрессовое воздействие и численность популяции может упасть до минимума или даже она вообще исчезнуть. Факторы, снижающие численность популяции по сценарию 2 вблизи максимума, можно считать положительными для популяции в целом. Таким образом, основные положения теории Мальтуса находят адекватные иллюстрации в фундаментальных законах динамики развития популяции. Если постулировать, что K - неизменно, то кривая выходит на предел критической численности или превосходит его, создавая в конечном итоге стрессовую ситуацию для популяции.

Ситуация представляется достаточно тупиковой при постулировании неизменности величины K, характеризующей в основном максимально возможный уровень потребления ресурса. Однако даже для чисто экологических ситуаций в жесткой трофической цепи возможны определенное увеличение K, связанные с изменением и расширением объектов трофической цепи, оптимизацией добычи и усвоения пищи, устранением или снижением величины негативных факторов, врагов, паразитов или другой адаптацией к существующим условиям. Примером этого являются поистине поразительные адаптационные механизмы северного оленя, способность некоторых животных усваивать растительную клетчатку, способность регулировать водный обмен у представителей растительного и животного мира пустыни, тысячекилометровые сезонные миграции птиц для регулирования трофической цепи в период воспроизводства, нерестовый ход рыб и много других хитростей выживания, встречающихся в природе.

Аномальные адаптационные резервы человеческой популяции и ее выход из-под жестких закономерностей естественного отбора виден по соотношению численность вида - масса особи. При этом численность вида на четыре порядка превышает экологически оптимальное соотношение для видов млекопитающих.

При переходе к более сложным динамическим процессам по мере усложнения иерархической структуры в биоте появляются более сложные системные механизмы адаптации. Таким примером в экологии является динамика смены экосистем при заполнении экологической ниши. Возьмем динамику заполнения экологической ниши для примера пустоши по типу доминирующих автотрофов. Экосистема пустоши заполняется доминирующим автотрофом растительностью типа рудералов (странников). Это обычно неприхотливые растения (типа сорняков), обладающие высокой способностью к распространению и высоким биотическим потенциалом. Под их воздействием формируется соответствующая первичная экосистема. Затем по мере накопления питательных веществ и формирования почвы им на смену приходят стресс-толеранты - кустарники и многолетние травы - и, наконец, появляются наиболее устойчивые растения с большой постоянной биомассой (лесные системы) - конкуренты, способные обеспечить существование устойчивых сообществ во все времена года и создать стабильную среду обитания. За счет многообразия видов подобные сообщества обладают большей устойчивостью и обеспечивают первичный автотрофный уровень для сложных развитых экосистем.

В популяциях высших растений и животных, хорошо адаптирующихся к условиям существования и имеющих сложные жизненные циклы могут проявляться задержки и ослабления отрицательных обратных связей во времени, своеобразное запаздывание действия лимитирующих факторов - тогда кривая может перейти критическую численность. Эта ситуация особенно вероятна, когда интенсифицируются какие-либо механизмы снижения смертности.

В этом случае ситуация описывается модифицироваными логическим уравнением:

dN/dt = r N(t-t1) [(K- N(t-t2))/K]

учитывающим время до начала прироста при благоприятных условиях (t1) и время начала изменений рождаемости и смертности в неблагоприятных условиях (t2).

Именно такая ситуация оказывается наиболее вероятной для человеческой популяции при негативных воздействиях с отдаленным эффектом. При этом время задержки эффекта может существенно превышать время жизни поколения, как это наблюдается для ксенобиотиков, обладающих мутагенным действием. Обеспечение безстрессового перехода в этой критической ситуации и является основой планирования устойчивого развития человеческого общества, чтобы избежать включения жестких механизмов обратной связи регуляции численности человеческой популяции по Мальтусу, явно стрессовых и не желательных с антропоцентристской точки зрения.

Большое значение для выживания вида имеет выбираемый тип стратегии выживания (r- или k-стратегия). Выбор r-стратегии целесообразен, когда давление отбора благоприятствует видам с большим репродуктивным потенциалом, при этом большая часть энергии направляется на размножение и вид выживает за счет численности. Обычно такая стратегия характерна в неустойчивой и ненасыщенной среде обитания, подверженной частым или сезонным стрессам, а также в молодых по возрасту или слабоорганизованных системах.

В случае k - стратегии большая часть энергии вида направляется на адаптацию, конкуренцию и присобительные механизмы. Эффективность этой стратегии выживиния характерна для зрелых экосистем с устойчивой или умеренно изменяющейся средой, когда "непредсказуемость" среды мала. Очевидно, эта стратегия может обеспечить сохранение существующего эволюционного типа биосферы, в которых возник и существует человек как вид.

В пределах k-стратегии существует эффективный механизм выживания, характерный для видов, подпадающих под принцип Олли ("принцип безопасных поселений"), когда выживаемость и иногда его численность вида экстремально зависит от плотности популяции. Выживаемость максимальна при оптимальной плотности населения и снижается как при пере-, так и при недонаселении. Подобные начала групповой или территориальной социальной организации, когда особи некоторых видов получают существенные преимущества при агрегации, объединении в группы характерны для пчел, термитов, муравьев, колониальных птиц и больше всего для скворцов и людей. Подобные группы обладают большими возможностями для защиты, обнаружения и использования ресурсов и изменения микросреды обитания приносило определенные преимущества перед неагрегированными особями.

По темпам роста населения и его плотности в современном мире выделяются не менее четырех типовых зон, достаточно разнородных по социально - экономическому уровню.

1. Европа, Япония - высокая плотность и малый прирост.

2. Россия, Северная и Южная Америки, Океания - низкая плотность и малый прирост.

3. Африка, Ближний и Средний Восток, Центральная и Тропическая Африка - низкая плотность и быстрый рост.

4. Индия, Китай, Юго - Восточная Азия - высокая плотность и быстрый рост.

Тенденции роста в первой и четвертой зонах, характеризующихся различными уровнями социально - экономического развития, носят противоположный характер. Безусловно, общие усредненные показатели плотности и роста могут иметь внутри зоны весьма большой разброс. Так, время удвоения населения для США - 63 года, в то время как в Мексике и Латинской Америке около 21 - 24 лет. По России при средней плотности 12,8 чел. на км² интервал варьирования плотности еще выше от 130 до 0,02 чел. на км².

Для стран первой зоны (Германия, Швеция, Австрия) достигается стабильность в численности населения, при этом величины абсолютного прироста невелики < 0,5 % и близки к простому воспроизводству (2,1 - 2,3 ребенка в среднем на

семью).

Для стран четвертой зоны, с тенденцией к перенаселению и относительно большим приростом населения наиболее остро встают демографические и продовольственные проблемы, а также проблемы ухудшения качества ОС. Такими примерами может служить КНР, Индия и ряд других стран этого региона. Перед этими странами стоят задачи планирования семьи и создания эффективных продовольственных и экологических программ. Как видно для зон с различным уровнем социально - экономического развития наблюдается большая специфика в постановке и остроте демографической проблемы.

Наиболее простые экологизаторские подходы позволяют прогнозировать отсутствие бесконечно долгого экспоненциального роста численности вида в ограниченной экологической нише. Реальной задачей является минимизация

Дата добавления: 2013-12-13