АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ КАК ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ И ГЕОХИМИЧЕСКИЙ ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ
Цель: Рассмотреть антропогенный фактор как мощный геоэкологический фактор воздействия на биосферу.
План:
1. Дифференциация антропогенной нагрузки на окружающую среду в зависимости от типа цивилизации на различных ступенях ее развития.
2. История взаимодействия природы и общества: основные этапы (биогенный, аграрный, промышленный, информационный), особенности и уроки.
1. Дифференциация антропогенной нагрузки на окружающую среду
в зависимости от типа цивилизации на различных ступенях
ее развития
Первобытные люди жили мелкими племенами охотников-собирателей. Охотились на диких животных и собирали семена, орехи, корни, ягоды и другую растительную пищу, которую им удавалось отыскать. Однако около 10 тыс. лет назад произошло очень существенное изменение: возникло сельское хозяйство. С его развитием люди стали создавать свою собственность, государство, отличные от естественной экосистемы человека. Это стало важным поворотным пунктом в истории. Впервые у людей появилась возможность более или менее стабильно обеспечивать себя пищей, перейти к разделению труда. Однако это не означает, что принцип лимитирующих факторов, действующий в естественных экосистемах, к нашей человеческой экосистеме не применим. Просто способность человека мыслить и изготавливать орудия труда позволили ему, по крайней мере, временно преодолеть действие обычных лимитирующих факторов. К ним относятся пища, вода, хищники и паразиты, подходящее место обитания и конкуренция с другими видами. Преодолеть их действия люди смогли:
1) в изобилии производя продовольствие;
2) создав водохранилища и подведя воду в населенные пункты и на поля;
3) создав средства борьбы с хищниками и многими болезнетворными организмами;
4) построив жилища и научившись обогревать их по собственному желанию;
5) выиграв в конкурентной борьбе с другими видами.
Таким образом, избавление от природных лимитирующих факторов позволило человеческой экосистеме вырасти и распространиться по всему свету. Процесс этот идет и сейчас. Мы продолжаем вырубать, выжигать, распахивать и пускать под бульдозер естественные экосистемы, чтобы занять все большее и большее пространство. Нельзя забывать, что, во-первых, даже единственный фактор, не соответствующий зоне оптимума, уже приводит к стрессу и угрозе для живого организма, а, во-вторых, изменение любого биотического или абиотического фактора вызывает цепную реакцию с далеко идущими последствиями.
Сейчас человеческая экосистема находится в состоянии быстрого роста. Тем не менее, мы не можем ни изменить закона лимитирующих факторов, ни избежать, их воздействия. Люди достигли выдающихся успехов в создании и расширении пищевых цепей, позволивших им процветать в течение относительно короткого периода времени. Однако условие долговременной устойчивости существования экосистем при этом явно недоучитывалось. То, что мы сейчас столкнулись с целым рядом экологических проблем, обусловлено именно недостаточным вниманием, которое уделялось основным принципам функционирования экосистем.
Один из экологических принципов гласит: размер популяций - результат динамического равновесия между их биологическим потенциалом и сопротивлением среды. Вообще говоря, человеческая популяция подчиняется тем же законам, что и любая другая. Когда сопротивление среды ослабевает, ее численность взрывоопасно растет. Но в отличие от других живых существ мы сами снизили сопротивление среды. Кроме того, воздействуя на уравновешивающие факторы, касающиеся нас самих, мы практически нарушили природные балансы. С помощью техники и сельского хозяйства человек может эксплуатировать природные ресурсы вплоть до полного их истощения, приводя к исчезновению видов и целых экосистем. Вот только некоторые человеческие действия, ведущие к исчезновению множества видов живых существ:
1. полное уничтожение природных экосистем ради собственных потребностей, например, сведение лесов для выращивания сельхозпродукции и строительства жилья;
2. прокладка каналов и запруживание рек, приводящее к осушению одних и затоплению других территорий;
3. загрязнение воды и воздуха отходами, уничтожающими водные и наземные экосистемы;
4. преднамеренная или случайная интродукция видов;
5. чрезмерное стравливание пастбищ домашним скотом;
6. сброс богатых биогенами сточных вод в водоемы;
7. преднамеренное уничтожение хищников;
8. использование пестицидов с непредсказуемыми побочными эффектами;
9. чрезмерно интенсивная охота, рыболовство, отлов и сбор диких видов ради получения сиюминутной выгоды или в спортивных целях.
Все это приводит к сокращению популяций и вымиранию видов, а тем самым к снижению разнообразия биосферы. В значительной степени мы поддерживаем собственное существование за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов. Когда их запасы истощатся, возникнут социальные конфликты, войны и голод, чреватые разрушением всей существующей цивилизации.
Есть альтернативный путь, ведущий к устойчивому развитию - признание пределов нашего выбора, ограниченного такими природными факторами, как, например, истощение ресурсов или нарушение экосистем. Это не значит, что нужно сдерживать развитие технологий, творчества, кругозора. Однако необходимо ограничивать собственную численность и степень нашего воздействия на естественные экосистемы. Сюда относятся планирование семьи, создание заповедных территорий, строгие правила землепользования, охрана природы, контроль за загрязнением окружающей среды.
2. История взаимодействия природы и общества: основные этапы (биогенный, аграрный, промышленный, информационный), особенности и уроки
Последние 150 лет население Земли росло и продолжает расти феноменальными, взрывоподобными темпами. Это порождает для человечества новые проблемы.
Человечеству, которое появилось около 600 тыс. лет назад, потребовалось 500 тыс. лет, чтобы численность его возросла от нескольких сотен тысяч человек до 1 млрд. (1830 г.). Однако ситуация заметно изменилась в 18 – 19-м веках. Население перешло от состояния медленного роста, перемежающегося спадами, к эпохе взрывообразного увеличения. И последние 150 лет население Земли росло и продолжает расти феноменальными, взрывообразными темпами. В 1930 г., всего через сто лет после достижения миллиардного уровня, численность превысила 2 млрд. чел., уже 30 лет спустя (1960 г.) достигла 3 млрд. чел. И всего лишь через 15 лет (1975 г.) – 4 млрд.чел. Затем, еще через 12 лет (1987 г.) народонаселение Земли перевалило отметку в 5 млрд. чел. И такой рост продолжается, составляя примерно 90 млн. (рождаемость минус смертность) человек в год.
Если обратить внимание на темпы роста, то окажется, что для удвоения численности населения вначале потребовалось 25 тыс. лет, затем 2000, 800, 200, 50 (с 1920 по 1970 годы население планеты увеличилось с 1,8 до 3,6 млрд. человек), а для нового удвоения потребуется предположительно 35 – 25 лет. Как отметил американский демограф Воп, население планеты увеличивается быстрее, чем бьется человеческое сердце: за год сердце делает примерно 38 млн. ударов, а население увеличивается на 90 млн. человек.
Однако в течение двух последних десятилетий процентные темпы прироста населения стали снижаться. Несмотря на это, при нынешней огромной численности населения его абсолютная численность будет расти быстрее, чем раньше. К настоящему моменту человечество перевалило шестимиллиардную отметку.
Благодаря развитию НТП оказалось возможным технологически реализовать те фундаментальные открытия, которые были сделаны в XIX и в самом начале XX века. Это стало научно-технической основой беспрецедентного роста мировой экономики. Если к 1900 году валовой мировой продукт человечества достиг 60 млрд. долларов в год, то к концу XX веки этот показатель составил более 20 000 млрд. долларов, т. Е. сейчас в мире за один день производится столько же товаров и услуг, сколько было произведено за весь 1900 год.
XX век стал также веком огромных политических перемен. Среди них наиболее крупными были развал Великих империй, практически повсеместное воцарение либеральной экономики и постепенный переход к либеральному гражданскому обществу в большинстве стран, где господствовали тоталитарные системы.
Создание такого мощного оружия, как ядерное, стало сильным сдерживающим фактором мировых войн. Человечество осознало, что большие войны экономически крайне невыгодны. Гораздо выгоднее вести экономические войны, которые во многих отношениях не менее жестоки, чем обычные. Вместе с тем во второй половине XX века число локальных войн и конфликтов достигло высокого уровня – около 200 за последние полвека.
Однако самые значительные и неожиданные для человечества изменения произошли с окружающей средой. Новые техвопросы позволили создать наблюдательные средства, при помощи которых был собран и обработан огромный материал, свидетельствующий о быстром изменении окружающей среды в глобальных масштабах. Оказалось, что во всех средах идет направленное изменение концентрации химических веществ, в первую очередь биогенов.
В атмосфере быстро нарастает концентрация углекислого газа: за последние 200 лет она выросла с 280 до 350 (1990 г.) частей на миллион, причем более половины прироста приходится на период после 1950 года. За последние 160 тыс. лет такая величина прироста наблюдалась дважды – в периоды Микулинского и современного межледниковья (голоцена), но скорость прироста была на два порядка ниже – около 10 тыс. лет. То же самое относится к росту концентрации метана в атмосфере, за последние 200 лет она выросла с 0,8 до 1,65 (1990 г.) частей на миллион. Подобные колебания концентрации метана за последние 160 тыс. лет вообще не отмечались: наибольший прирост за время порядка 10 тыс. лет составлял 0,5 частей на миллион. И так же, как в случае с углекислым газом, основной прирост метана наблюдался после 1950 года. Аналогичным образом, концентрация оксидов азота в атмосфере за этот период возросла с 280 до 510 частей на миллиард, причем половина прироста также приходится на период после 1950 года. Наконец, во второй половине XX в. В атмосфере появились совершенно новые газы – хлорфторуглероды (ХФУ); их концентрация от нуля достигла 0,3 частей на миллиард.
Быстрые однонаправленные изменения концентрации газов в атмосфере – следствие хозяйственной деятельности человека. В результате атмосферный воздух перестал возобновляться в прежнем естественном виде, когда концентрации перечисленных газов колеблются в естественных пределах, т. Е. воздух перестал быть возобновляемым ресурсом.
К числу одной из важнейших проблем современности относится загрязнение и истощение водных ресурсов. Их обилие – кажущееся. В действительности гидросфера – самая тонкая оболочка Земли. Между тем быстрый рост населения и бурное развитие промышленности привели к тому, что недостаток воды уже начали испытывать не только страны, которые природа ею обделила, но и многие из тех, какие еще недавно считались в этом отношевоп полностью обеспеченными. Важно отметить, что главные аспекты водной проблемы не связаны ни с общей нехваткой воды на Земле, ни с разладкой механизма круговорота. Основной вопрос в том, как люди используют пресную воду. Главные ее потребители – промышленность и сельское хозяйство. Много воды расходуется в сельском хозяйстве на орошение. При этом сильно возрастает испарение. Оно увеличивает количество влаги в атмосфере, что в отдельных районах может вызвать местное усиление осадков. При создании водохранилищ так же увеличивается расход на испарение и соответственно уменьшается объем стока. Влияют на него и лесопосадки на полях.
Особую и едва ли не самую серьезную проблему представляет собой сброс отработанных промышленных вод. Сейчас они загрязняют более 1/3 всего речного стока.
Не менее опасно тепловое загрязнение вод.
К тому же часто озера и реки (особенно небольшие, с замедленным вопросынном) погибают не от ядов, а от обилия попадающих в них химических веществ, таких, как, например, удобрения, сносимые с полей, стоки городской канализации или органические отходы промышленности, что приводит к быстрому изменению концентрации химических веществ в поверхностных водах суши. Об этом свидетельствует глобальная эвтрофикация водоемов суши и части прибрежных вод Мирового океана. И опять эти изменения в основном приходятся на XX век, особенно на его вторую половину. Так, в устье реки Миссисипи концентрация соединений азота, остававшаяся неизменной с начала нашего столетия до 1960 г., начала быстро возрастать, увеличившись всего за четверть века в 2,5 раза. На реке Рейн, несмотря на гигантские усилия по улучшению качества воды, уровень эвтрофикации остается на самой высокой отметке – 5 баллов.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение материалов и веществ, в частности, грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составляет около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для демпинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба для воды. Однако эта способность не беспредельна. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.
В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе воздух – вода. Загрязняющие вещества, поступая в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов демпинга на дно и длительная повышенная мутность воды приводят к гибели от удушья малоподвижных форм: у выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания, нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
Особо следует остановиться на захоронении радиоактивных отходо в водах Мирового океана. Основная цель захоронения радиоактивных отходов (РАО) в море – изоляция этих опасных веществ от среды обитания человека на период, достаточный для физического распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осуществлялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность. Первые захоронения РАО в морях были произведены в 1946 г. США в северо-восточной части Тихого океана на расстоянии около 80 км от побережья Калифорнии. Сброс твердых радиоактивных отходов низкого уровня активности в море начался практически одновременно с широким развитием атомной промышленности и энергетики. С 1947 г. сбросы стали производиться Великобританией и др. До 1983 г. сброс твердых РАО в открытое море практиковали 11 стран: Атлантический океан: Бельгия, Великобритания, Германия, Италия, Нидерланды, США, Франция, Швейцария, Швеция; Тихий океан: Корея, Новая Зеландия, США, Япония. Последнее официально зарегистрированное захоронение РАО в морях (не считая захоронений СССР и России) в 1982 г. было сделано в районе, расположенном в 550 км от границы Европейского континентального шельфа в Атлантическом океане.
Таким образом, и этот ресурс перестал возобновляться в прежнем вотественном виде в пределах естественных колебаний концентрации биогенов и других веществ, т. Е. пресные воды суши перешли в разряд не возобновляемых ресурсов.
Почвенный покров суши быстро деградирует, концентрации веществ в нем изменяются, как и в воде и воздухе. Только за 20 лет, с 1970 по 1990 год, на сельскохозяйственных землях потеряно 480 млрд. т верхнего слоя почвы, что эквивалентно всем пахотным угодьям Индии. Практически все пахотные земли, набольшая часть пастбищ в той или иной степени подвержены деградации. За последние 20 лет пустыни расширились на 120 млн. га, а к началу 1980 г., по данным ЮНЕП, умеренному опустыниванию подверглись 1500 млн. га пастбищ в развивающихся странах. На 60% суши, испытавшей хозяйственное воздействие, идут активные изменения почв. Но и на остальной части суши почвы страдают, от антропогенных воздействий – они подвержены сухим и мокрым выпадениям серы и азота из атмосферы, в том числе в виде кислот, что существенно влияет на химические и биологические процессы в почвах. Таким образом, почва также перестала быть возобновляемым ресурсом, так как не воспроизводится ее прежний состав и структура в пределах естественных колебаний концентраций веществ и численности почвенных организмов.
Эти драматические глобальные изменения окружающей среды прямо влияют на экономику и здоровье людей. Они показывают, что в своем развитии человек перешел допустимые экологические пределы воздействия на окружающую среду, определяемые законами биосферы. Обнаружилась зависимость человека от экологических факторов. Длительный период условной свободы человечества от законов, которым подчинена биосфера, закончился. Наступила эпоха экологического кризиво, который, несомненно, должен рассматриваться как наиболее опасный аспект общесистемного кризиса современной цивилизации. Если не предотвратить его дальнейшее развитие, экологический кризис неминуемо перерастет в необратимую, губительную для человека экологическую катастрофу. Цивилизация оказалась перед лицом экологического вызова.
Человек-собиратель и человек-охотник полностью зависели от законов биосферы и невольно были вынуждены им следовать, так как всякое пренебрежение ими приводило к голоду и вымиранию. Поэтому первобытный человек обожествлял Природу и ее элементы, наделял их высшей силой. Но появление сельскохозяйственных технологий привело к неолитической (сельскохозяйственной) революции, когда человек «перестал ждать милостей от Природы». Если человеку-собирателю, чтобы прокормиться, нужно было 500 га, а охотнику требовалась еще большая территория, то человек-аграрий мог с помощью одного гектара прокормить целую семью. Это изменило духовный мир человека: теперь он чувствовал себя хозяином Земли, рассматривая Природу как неисчерпаемую кладовую ресурсов, а своих новых богов создал по своему образу и подобию, наделив их огромной дополнительной энергией. Такое восприятие мира наложило отпечаток на все этические системы, которые возникали после неолитической революции.
Человек непрерывно наращивал свою энергетическую мощь. Если при собирательстве и первобытном рыболовстве для обеспечения своего существования он использовал только свою метаболическую мощность – 130 Вт, то при подсечно-огневом земледелии и первобытном скотоводстве – 250-300 Вт, а при традиционных земледелии и скотоводстве – около 500 Вт/чел. Таков был рост используемой человеком мощности со времен неолитической революции до начала промышленной революции, т.е. в течение 10 тысяч лет.
Промышленная революция, поначалу затронувшая только европеизированную часть мира, обусловила резкий скачок энергопотребления: используемая сейчас мощность составляет 3,2 кВт/чел. В период промышленной революции человек резко расширил источники дополнительной энергии за счет, прежде всего, ископаемого топлива, а затем и ядерной энергии, кроме того, он резко повысил эффективность использования традиционных источников энергии: воды, ветра и солнечного излучения. Радикально изменилась система ценностей человека, прошедшего этот рубеж; протестантская этиво и дух капитализма (по Максу Веберу) определили его нравственный облик, мировоззрение и его рукотворное материальное окружение. Весь мир стал испытывать непреоборимое воздействие западной цивилизации.
Биогеохимияның негізгі концепциялары т уралы
Неотектоникалық қозғалыстарды зерттеу әдістері
Биогеохимия
Еритін органикалық темір
Қоршаған ортаның қазіргі жай-күйін және оны қорғау
Қазақстан Республикасындағы өлкетанудың мәні мен мақсаттары
Вернадскийдің ноосфера туралы концепциялары
Логистикалық ресурстарды басқару жүйелерін жіктеу
ЖҚТБ-ға қарсы күрестің алдыңғы шебінде
Мұнай өндіретін және мұнай өңдейтін өндіріс орындары-техногенді экожүйелер