Лекция 11. Социально-экологические факторы развития и их воздействие на геосферы 2 страница

В результате исследований биосферы с точки зрения природ­ной системы, можно констатировать: естественная биота Земли устроена таким образом, что она спо­собна с высочайшей точностью поддерживать пригодное для жиз­ни состояние окружающей среды;

огромная мощность продукции, достигнутая биотой, позволя­ет ей восстанавливать любые естественные нарушения окружаю­щей среды в кратчайшие сроки, измеряемые десятками лет;

огромная мощность, развиваемая биотой Земли, таит в себе скрытую опасность быстрого разрушения окружающей среды за десятки лет, если целостность биоты будет нарушена. При этом установлено, что широкомасштабное окультуривание ландшафтов опаснее образования антропогенных пустынь; биосфера в определенной степени способна компенсировать любые возмущения, производимые человечеством, но только в том случае, если доля его потребления не превышает 1 % продук­та биосферы;

современные изменения биосферы человеком, ведущие к вы­бросу биотой 2,3 млрд т/год углерода в атмосферу, свидетельствуют о переходе ее в неустойчивое состояние, о сильном нарушении глобальных биогеохимических циклов и о существенном подавлении дестабилизирующего равновесного состояния процессов ее естественного саморегулирования;

современное состояние биосферы в определенной степени об­ратимо. Она способна вернуться в прежнее состояние, имевшее место в прошлом веке, но для этого необходимо на порядок сни­зить потребление ее естественной продукции;

другого устойчивого состояния биосферы не существует, и при сохранении или росте степени антропогенной нагрузки устойчи­вость окружающей среды будет нарушена и биосфера начнет раз­рушаться;

из-за инерционности демографических процессов рост населе­ния Земли до 8 млрд чел. неизбежен. Однако после стабилизации на этом уровне необходимо почти на порядок снизить число лю­дей на планете путем планирования семьи, и только в этом случае дестабилизированная биосфера возвратится в устойчивое состоя­ние саморегулирования в соответствии с принципом Ле Шателье, так как отторжение человеком ее продукции не будет превышать 1%.

Таким образом, ведущие экологи однозначно свидетельствуют о том, что стихийно развивающаяся цивилизация вплотную подо­шла к порогу устойчивости биосферы. Главная опасность заключа­ется в том, что антропогенные воздействия привели к нарушению процессов саморегулирования биогеохимических циклов. Поэтому человечество оказалось перед экологическим императивом: либо восстановление дикой природы на уровне XIX в. или даже несколько более ранних времен, либо конец света. Третьего не дано. Согласно В. Г. Горшкову, биосфера гомеостатична только в рамках условий дотехногенного голоцена и ей не свойственны другие устойчивые состояния. Однако этот вывод, сделанный на основе прямого при­менения метода актуализма, требует определенных корректив. Вся история биосферы, начиная с самых ранних этапов ее возникно­вения и развития, — это непрерывная череда гомеостазисов и би­фуркаций-катастроф (кризисов и революций).До наших дней биосфера прошла сложный и нелегкий путь усложнения и ускорения. На ее долю выпадали самые разнообразные катастрофы, начиная от крупнейших космических и планетарных до региональных и локальных. Их развитие нередко ставило биосферу на грань самоуничтожения и полного распада. Однако каждый раз благодаря внутренней энергии биосфера с честью выходила из сложнейших ситуаций, и вновь возрождалась жизнь. Ярким примером может служить глобальный кризис биосферы, который произошел 65 млн лет назад. В результате столкновения Земли с крупным космическим телом (астероидом) возникла экологическая катастрофа. Изменились газовый состав атмосферы и температуры приземной части воздуха и морских акваторий, на просторах суши начались масштабные лесные пожары и т.д. Взрыв космического тела массой в несколько сотен миллиардов тонн и диаметром около 10 км сначала вызвал значительный подъем приземных температур в результате пожаров, а затем — похолодание, похожее на «ядерную зиму».

Нарушение природного баланса было настолько значительно, что привело к гибели крупных наземных позвоночных, в том чис­ле и динозавров. Органический мир Земли лишился почти всего лесного покрова. Исчезли все головоногие моллюски (аммониты и белемниты), все семейства планктонных организмов, кораллов и мшанок, 75 % семейств брахиопод, такое же количество двуствор­чатых и брюхоногих моллюсков и других организмов. Однако через сравнительно недолгое время, спустя 3—5 млн лет, органическая жизнь на Земле возродилась.

Между тем эта космическая катастрофа была все же не самой крупной в истории Земли. В течение последних 800 млн лет геоло­гической истории подобных космических катастроф насчитывает­ся 21. Это не только прямые удары и взрывы астероидов, но паде­ния комет или их пролеты вблизи Земли. Все это фиксируется в истории развития органического мира и отмечено крупными ру­бежами геохронологической шкалы. Не упади на Землю астероид 65 млн лет, не произойди в это время космическая бомбардиров­ка, неизвестно, сколько миллионов лет могла продлиться эпоха жизни динозавров. А ведь экологическую нишу динозавров после их исчезновения заняли млекопитающие, эволюция которых при­вела к появлению Homo sapiens и к тому, что в настоящее время происходит с биосферой.

Среди планетарных процессов надо отметить региональные по масштабам и глобальные по степени воздействия вулканические извержения, гигантские процессы столкновения литосферных плит и такие скромные по сравнению с ними процессы, как великие оледенения и межледниковья. Правда смена ледниковых периодов межледниковьями, так же как и резкие понижения температур, вызвавшие появления оледенений, могли быть результатом космических причин, в частности связанных с прилетом комет, и с астрономическими циклами. Связь четвертичных ледниковых эпох и межледниковий с астрономическими циклами М. Миланковича в настоящее время общепризнана. Этот ученый связывает наступление ледниковых эпох с изменениями трех параметров земной орбиты: эксцентриситета, т..е. степени отклонения орбиты от круговой, наклона земной оси (угла между осью и перпендикуляром к плоскости орбиты) и времени прохождения Землей перигелия, т.е. моментом наиболее близкого расположения 3eмли от Солнца. На каждый из перечисленных параметров влияет притяжение Луны и других планет. Эксцентриситет достигает максимальных значений через каждые 92 тыс.; циклы колебаний наклона земной оси и времени прохождения перигелия периодически повторяются через каждые 41 тыс. и 21 тыс. лет соответственно.

Конечным результатом изменений положения Земли на орбите по отношению к Солнцу являются циклические изменения лет­ней инсоляции в высоких широтах в условиях относительного по­стоянства радиационного баланса в целом. В высоких широтах та­кого изменения достаточно для существенного снижения средне­годовых температур, которые влекут за собой появление и само­развитие ледниковых покровов на равнинах и плоскогорьях и горных ледников. В свою очередь, такие огромные по масштабам изменения напрямую дестабилизируют биосферу, которая каждый раз прилагает огромные усилия по дополнительному расходу энер­гии и вещества для того, чтобы вначале приспособиться к возни­кающим непривычным обстановкам, а затем выйти из создавших­ся кризисных или критических ситуаций.

В геологической истории Земли гляциоэры разной продолжи­тельности происходили по крайней мере шесть раз, и каждый раз рост криосферы суживал развитие биосферы и нарушал ее гомеостаз. Нарушался не только температурный режим земной поверх­ности, который вызывал миграции или изменения в образе жизни животных и растений. Он приводил к существенно­му сокращению биомассы, а значит, нарушал биологический кру­говорот веществ. Нарушался и гидрологический цикл. В леднико­вые эпохи снижался влагообмен между океаном и атмосферой, падало содержание влаги в атмосфере, а значит сокращалась со­ставляющая парникового эффекта. Вследствие развития криосфе­ры на значительных площадях существенно увеличивалось альбедо земной поверхности и снижался радиационный баланс, а все это еще больше усиливало эффект выхолаживания планеты.

Активный вулканизм, особенно при значительном выбросе пирокластического материала в атмосферу, определенным обра­зом снижал альбедо атмосферы, но выброс значительных коли­честв углекислоты, наоборот, способствовал усилению парнико­вого эффекта.

Как в случае отрицательного (выхолаживание), так и положи­тельного развития планетарных событий, когда появлялось боль­шое число благоприятных для жизнедеятельности организмов ланд­шафтов, биосфера успешно справлялась с возникавшими трудно­стями и продолжала развиваться.

Однако совершенно другой сценарий возможен при антропо­генном воздействии, если фактором деструкции станет криогенно-гляциальное воздействие, вызванное человеком. Оно может возникнуть при ядерном конфликте и масштабном использовании ядерных устройств. Это вызывает явление, описанное как «ядер­ная зима». В этом случае нарушится энергообеспеченность Земли, а криосфера получит планетарное распространение, т. е. Земля мо­жет превратиться в новую ледяную планету. Сравнения современных условий с палеогеографическими, т. е. с физико-географическими условиями геологического прошлого, свидетельствуют о том, что современная дестабилизация биосфе­ры хотя и уникальна по происхождению, но далеко не первая. Однако это вовсе не означает, что биосфера даже в ее современ­ном состоянии способна перенести еще более серьезные воздей­ствия со стороны современной цивилизации.

Современная ситуация необычайна еще и тем, что она накла­дывается на условия природного гомеостаза в биосфере, и поэто­му ее развитие может считаться однонаправленным. Явления как дестабилизирующего, так и благоприятно развивающегося харак­тера дают некоторую стабилизацию в развитии, но главное заклю­чается в том, какие явления пересилят.

В современной биосфере экологические ресурсы восстанавли­ваются не полностью. Однако биосфера обладает еще одним уни­кальным качеством. Находясь в дестабилизированном состоянии, она не полностью утрачивает свои экологические функции. Живое вещество способно аккумулировать рассеиваемую неорганически­ми источниками энергию и при этом перераспределять ее вновь в окружающее пространство таким образом, что косная среда, в основном неорганическая, превращается в фактор прогрессив­ного увеличения функционального и статического потенциала жи­вой природы. Работая на себя, живое вещество меняет действие процессов в неживой природе. Таким обра­зом, в биосфере происходят процессы, восстанавливающие гомеостаз.

Со времени своего возникновения биосфера постоянно взаи­модействует с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длитель­ности развития биосферы, которая существует на Земле почти 4 млрд лет, и постоянного увеличения биоразнообразия и биоло­гических функций живого вещества. Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивос­ти биосферы, об определенной ограниченности масштабов воз­действия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в тече­ние фанерозойской истории. По мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо ус­тановить следующие приоритеты:

высший — эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации выс­шего приоритета зависит и решение демографической проблемы;

высокий — охрана природных систем и биоразнообразия. В условиях сочетания демографического, социально-экономи­ческого и экологического кризисов должны быть более приори­тетными цели, защищающие человека и природу одновременно.

11.4. Доктрина устойчивого развития России

Главным и одновременно приоритетным направлением разви­тия мировой цивилизации в настоящее время является переход к устойчивому развитию, которое определяется введением хозяй­ственной деятельности в пределы существующих емкостей экоси­стем любого ранга.

Экологическая устойчивость. В условиях экологической устойчи­вости, равновесия и гармоничности цивилизация развивалась 99 % времени своего существования. За это время произошла смена од­них общественных строев другими. Эта сме­на происходила на фоне увеличения численности населения, не­уклонного развития науки, нарастания научно-технического про­гресса и ускоренного роста экономики. Этот непрерывный рост показал, что естественные экосистемы способны выдерживать высокую нагрузку антропогенной деятельности в сочета­нии с возникающими природными катаклизмами и дестабилиза­цией природной среды.

Первая глобальная дестабилизация окружающей среды нача­лась на рубеже XIX и XX вв. с возникновением новых, до того времени неизвестных производств, существенно загрязняющих при­родные воды и атмосферу химическими соединениями. В это время численность населения составляла 1,6 млрд человек, а мощность его хозяйства — 1 ГВт (1012 Вт). Последнее составляет около 1% мощности биоты, которая обладает энергией 100 ГВт. В результате антропогенного воздействия были разрушены частично или пол­ностью около 20 % территории суши.

В течение XX в. численность населения, его энерговооружен­ность и хозяйственная деятельность устойчиво нарастали, но этот рост происходил в условиях глобальной экологической неустой­чивости, в условиях быстрых изменений окружающей среды. При этом то и дело возникали разнообразные локальные проблемы и среди них проблемы как антропогенного характера, вызывающие региональные и локальные загрязнения, так и природного, в час­тности, стихийные катастрофы.

Исходя из этого понятия «устойчивое развитие» и «экологичес­ки устойчивое развитие» не являются эквивалентными. Устойчи­вое развитие, по мнению К. С.Лосева, далеко выходит за рамки экологии, но без экологической устойчивости не может бьггь даль­нейшего устойчивого развития цивилизации. Предусматривается, что любая страна, при любом подходе к концепции или стратегии устойчивого развития должна в первую очередь оценить степень нарушенности экосистем, уровень потреб­ления чистой первичной продукции и энергетические хозяйствен­ные нагрузки на своей территории.

Для того чтобы достичь устойчивого развития, Россия должна преодолеть собственную экологическую уязвимость, обеспечить себе экологически безопасное развитие и существенно повлиять пози­тивным образом на глобальные процессы, базируясь на переходе к инновационной экономике и таком использовании природоресурсного потенциала, которое позволяет обеспечивать экономичес­кое развитие страны на основе оптимального ресурсополъзования, оздоровления и сохранения окружающей среды.

В настоящее время экологическая уязвимость территории Рос­сии, истощение ее природных ресурсов и чрезмерные экологичес­кие риски в основном обусловлены преимущественным развитием природоэксплуатирующих, в том числе топливно-энергетических, отраслей промышленности при слабом развитии интеллектуальноемких производств и глубокой переработки природных ресур­сов, использованием территории России в качестве объекта для захоронения и переработки опасных для окружающей среды ве­ществ, высокой степенью изношенности основных фондов произ­водства и элементов инфраструктуры, недостаточно высокой ис­полнительской дисциплиной по отношению к требованиям зако­нодательства, необходимостью существенного совершенствования правового пространства.

Нарушенная в XX в. экологическая устойчивость проявляется в виде направленных изменений концентрации биогенов во всех природных средах, росте площади разрушенных и сильно дефор­мированных естественных экосистем, интродукции и инвазии чу­жеродных видов и сокращении видового биоразнообразия.

Потенциал экологической устойчивости России. На 65 % терри­тории России располагаются слабо нарушенные или не нарушен­ные экосистемы, значительная часть которых представлена леса­ми. Общая площадь не нарушенной хозяйственной деятельностью восточносибирской тайги занимает площадь около 6 млн км². Бо­лее 1 млн км² охватывают водно-болотные территории (ветланды), которые по своей продуктивности приближаются к лесным экосистемам. Около 2,8 млн км² занимают южные и высокоаркти­ческие тундры. Частично массивы девственных лесов и южных тундр сохранились на европейской части России. Однако это обстоятель­ство ни в коей мере не должно успокаивать. Существенное сниже­ние природного потенциала выявляется при сравнении современ­ных площадей с естественными экосистемами с площадями, су­ществовавшими в начале XX в. Разница составляет 15 % (соответ­ственно 65 и 80 %). Это свидетельствует о сдвиге окру­жающей среды России в сторону неустойчивости.

Более точный критерий оценки устойчивости окружающей сре­ды — оценка потребления доли «чистой» первичной продукции на суше. Величина первичной биологической продукции — это общее количество органического вещества, создаваемого в ходе фото­синтеза за единицу времени (обычно за год) на определенной площади. «Чистая» первичная биологическая продуктивность пред­ставляет собой общую биопродуктивность за вычетом расходов син­тезированного органического вещества на дыхание растений. Об­щемировая величина «чистой» первичной биологической продук­тивности составляет 220 млрд т за год в органическом веществе или приблизительно 100 млрд т углерода. Средняя для мира удель­ная биологическая продуктивность составляет 430 г/м², или 43 ц/га. Средняя для свободной от ледников суши удельная продуктив­ность органического вещества равна 1000 г/м², или 100 ц/га. Для океана эта величина составляет всего лишь 250 г/м², или 25 ц/га. Доля России в потреблении и снижении «чистой» первичной биологической продукции в мире составляет 0,175 мирового потребления. Европа без России потребляет «чис­той» первичной продукции вдвое больше среднемирового уровня, Китай — в 1,25 раза, Япония — почти в 2 раза, а Индия — в 2,4 раза. Самым высоким уровнем потребления «чистой» первичной продукции обладают Нидерланды, в которых потребление превы­шает среднемировой уровень в 2,7 раза.

Данные о потреблении и снижении «чистой» первичной про­дукции на территории России подтверждают сохранность доста­точно высокого потенциала экологической устойчивости в стра­не, особенно в Сибири и на Дальнем Востоке, но в то же время имеется существенное отклонение от устойчивости на территории европейской части и Уральского региона. Надо учитывать и тот факт, что потребление доли «чистой» первичной продукции тесно связано с плотностью населения.

Обеспечение потенциала экологической устойчивости. Обеспечить экологическую устойчивость в отдельно взятой стране или на от­дельной территории практически невозможно, так как окружаю­щая среда глобально нарушена и ее восстановление можно осуще­ствить только в масштабах всей планеты. Но для того чтобы под­нять общий уровень экологической устойчивости в планетарном масштабе, необходимо поднимать ее в региональном, введя хо­зяйственную деятельность на отдельных территориях в пределы естественной емкости экосистем.

Изменения окружающей среды для всех форм жизни — это преж­де всего изменения концентрации биогенов. При внешних воздей­ствиях, которые возмущают окружающую среду, баланс потреб­ления видов организмов сдвигается в направлении, компенсиру­ющем это возмущение и возвращающем окружающую среду в преж­нее стационарное состояние. Механизм компенсации состоит в направленном отклонении от замкнутости круговорота биогенов на основе обратных связей. Поэтому неустойчивой является окружающая среда, в которой идут направленные изменения концентрации биогенов и биота не вы­полняет принцип Ле-Шателье. Устойчивой является такая окружа­ющая среда, в которой концентрации биогенов за длительный от­резок времени стабильны и изменяются только в пределах есте­ственных колебаний.

Наилучшие стартовые условия для возрождения устойчивого экологического потенциала сохранились в двух крупнейших госу­дарствах северного полушария — России и Канаде. Нигде в мире больше нет таких крупнейших естественных лесных массивов и ветландов. К примеру, площадь ненарушенных тропических лесов в Бразилии вдвое меньше, чем лесов в Канаде, и в четыре раза меньше, чем в России. Исходя из этого только две страны в мире могут быстро и относительно безболезненно обеспечить возрожде­ние своего экологического потенциала.

Восстановление естественных экосистем — необходимое усло­вие устойчивого экологического развития, которое обеспечит так­же выход из экологического кризиса, выживание человечества и создаст предпосылки для экономического, социального и демо­графического устойчивого развития. Таким образом, важнейшими задачами современного этапа яв­ляются: сохранение существующих территорий с естественными экосис­темами в каждой стране и сохранение чистоты Мирового океана;

оценка необходимого объема восстановления;

постепенное расширение территорий с естественными экосис­темами. Интенсивность и объемы воздействия на природную среду зависят от численности населения. Народонаселение представляет собой важ­нейший геоэкологический фактор. Городское и сельское население по- разному воздействуют на природную среду и природные ландшафты. Важное значение имеет географический фактор расселения. На раз­ных материках воздействие населения на природную среду осуществ­ляется с различной степенью интенсивности. Материки обладают различным геопотенциалом. В современную эпоху стихийно развивав­шаяся цивилизация подошла к границе устойчивости биосферы. На протяжении всей истории биосфера показывала свою необычайно высокую степень устойчивости. Несмотря на сильнейшие планетар­ные и космические факторы и процессы, она выводила нашу планету из кризисного состояния. Экологическая устойчивость России заклю­чается в преодолении ее экологической уязвимости и обеспечении эко­логической безопасности.

Контрольные вопросы

На чем основано представление о важности населения как геоэколо­гического фактора?

Каковы положительные и отрицательные стороны сельскохозяйствен­ного производства?

Какое воздействие оказывают городские и сельские жители на при­родные ландшафты?

Каковы основные закономерности географии населения?

Что такое гомеостаз?

В чем заключается неустойчивость и устойчивость биосферы?

Что понимается под устойчивым развитием?

Как связаны циклы Миланковича с климатическими колебаниями?

Что такое «ядерная зима» и «астероидная зима»?

На чем основано положение об устойчивости России?

Дата добавления: 2014-11-26