Учение В.И. Вернадского о биосфере. 4

Вопрос 1. Учение В.И. Вернадского о биосфере.

В основе учения лежит представление  о планетарной геохимической  роли живого вещества в образовании  биосферы как продукта длительного  превращения вещества и энергии  в ходе геологического развития Земли.

Биосфера охватывает верхнюю часть литосферы (до 15 км глубины), всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы (тропосферу и нижние слои стратосферы, до 25 км высоты). Следовательно, в целом биосфера представляет слой распространения жизни мощностью по вертикали около 40 км, хотя реальные границы распространения живого более сужены.

Биосфера имеет мозаичное строение, слагаясь из экосистем, которые представляют собой уменьшенную модель биосферы. Сама же биосфера - глобальная экологическая система.

Совокупность живых организмов, населяющих биосферу, Владимир Иванович называет живым веществом. Красной нитью в учении проходит мысль о том, что живое вещество - "функция биосферы", а биосфера - результат развития живого вещества.

Кроме живого вещества, В.И. Вернадский различал еще 3 категории  веществ, т.е. всего 4:

1) живое вещество;

2) биогенное вещество - то, что возникло из живого (каменный  уголь, нефть, торф, мел);

3) биокосное вещество - преобразованная  организмами неорганика (почва, осадочные  породы); 4) косное вещество - все,  что не имело связи с живым  (застывшая лава, вулканический пепел).

В пределах биосферы существуют 4 среды жизни: две мертвые (вода, воздух), одна биокосная (почва) и одна живая (организм). Среды жизни в пределах биосферы населены монобионтами (обитателями одной среды), дибионтами (обитателями двух сред) и полибионтами (живущими в трех или четырех средах).

Количество живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи  на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое  вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических  эпох.

Границы биосферы совпадают  с границами распространения  живых организмов в оболочках  Земли, что определяется наличием условий  существования жизни (благоприятный  температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных  веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность  суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся  породы, созданные в процессе жизнедеятельности  живых организмов. Иначе говоря, биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.

Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона. Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для  живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 - 20 км.

Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере  живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить  на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом  океане организмы - на глубине 10 - 11 км.

Нижняя граница на суше связана с областями "былых  биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер  прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих  сланцев и др.). "Былые биосферы" служат доказательством длительной эволюции биосферы Земли.

Ученый отмечал, что живое  вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в приповерхностном слое суши толщиной 50-100 м и в приповерхностной толще  воды (10-20 м). Здесь находится более 90% биомассы Земли. Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области). Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И. Вернадского, "разрежение живого вещества".

Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых  условиях обитания можно найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о "всюдности жизни", живое вещество способно "растекаться" по поверхности планеты; оно с  огромной скоростью захватывает  все незанятые участки биосферы, что обусловливает "давление жизни" на неживую природу.

Ещё одна заслуга В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции. Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.

Энергетическая функция  заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы  преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым  цепям: от продуцентов - к консументам  и, далее, - к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.

В осуществлении газовой  функции ведущая роль принадлежит  зеленым растениям, которые в  процессе фотосинтеза поглощают  углекислый газ и выделяют в атмосферу  кислород. В то же время, большинство  живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.

Окислительно-восстановительная  функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы.

Концентрационная функция  заключается в способности живых  организмов накапливать различные  химические элементы. Например, осоки  и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель - йод  и кальций. В скелетах позвоночных  животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление  данной функции способствовало образованию  залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.

Также В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы - это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира - изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т. д.

Живое вещество эволюционирует в сторону усложнения уровня организации, уменьшения прямой зависимости от среды  обитания, усовершенствования способов ориентации и передвижения в пространстве.

Перенеся идеи физики о  неразрывности пространства и времени  на явления природы, В.И. Вернадский объяснил направленность эволюции биосферы: она ограничена пространством, что  определяется телом планеты, и направлена в сторону прогрессивного развития, так как необходимо приобрести свойства, которые позволят это ограниченное пространство использовать по возможности максимально.

Особое внимание в своих  трудах ученый уделял возрастающему  влиянию человека на ход эволюции биосферы. Вернадский подчеркивал, что  человек разумный - невиданная по своим  масштабам геохимическая сила, которая  увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли. Еще в 20-х  годах прошлого века ученый сумел  предугадать многие тенденции воздействия  человека на природу. Его теоретические  положения о биосфере и месте  в ней человека - блестящий пример научного обобщения.

Вопрос 2. Антропогенный  фактор. Взаимодействие общества и  природы в современном мире.

С появлением человека на Земле  естественные процессы, протекающие  в окружающей среде, меняются. Антропогенный фактор – природопреобразующая деятельность людей, явившаяся новой движущей силой развития природы.

Вначале воздействие этого  фактора проявлялось в ничтожных  масштабах, но постепенно - с накоплением знаний, с использованием огня, с совершенствованием орудий труда и ростом численности населения планеты – воздействие возрастало и становилось все более ощутимым.

Первобытные племена охотников - собирателей во многом напоминали других всеядных консументов естественных экосистем. Около 12 тыс. лет назад возникло сельское хозяйство. При этом происходил процесс отбора отдельных дикорастущих видов и создания условий для того, чтобы на нем развивались преимущественно данные растения. Эти растения защищаются человеком от конкуренции (с сорняками) и потенциальных консументов, а также обеспечиваются дополнительным питанием. Происходит приручение и селекция животных, которые охраняются от хищников и получают корма для оптимального роста и развития.

Люди, таким образом, стали  создавать собственную, отличную от естественных экосистему человека (антропоэкосистему). С точки зрения "мощности" (способности к росту, размножению и распространению) антропоэкосистема представляет собой исключение среди прочих. Ее возникновение позволило людям в десятки тысяч раз увеличить свою численность и расселиться по всей планете. Однако это не означает, что принцип лимитирующих факторов неприменим к экосистеме человека. Просто способность человека мыслить и изготовлять орудия труда позволила ему, хотя бы временно, преодолеть действие обычных лимитирующих факторов. Но, как писал Ф. Энгельс, разумная, по своим намерениям, деятельность людей в большинстве случаев в масштабе биосферы оказывается не только малоразумной, но и разрушительной. Ни одна экосистема на Земле не избежала влияния человека, некоторые из них уже полностью уничтожены.

Полностью отказаться от использования  природных ресурсов невозможно, но человеку надо тщательно контролировать свое воздействие на окружающую среду. Нельзя забывать, что, во-первых, даже единственный фактор, не соответствующий зоне оптимума, уже приводит к стрессу и угрозе для организма, а, во-вторых, изменение любого, биотического или абиотического, фактора вызывает цепную реакцию с далеко идущими последствиями. Современные тенденции развития ведут к изменениям условий среды в глобальных масштабах - это и кислотные дожди, и разрушение озонового экрана, и потепление климата из-за поступления в атмосферу двуокиси углерода при сжигании топлива. Наблюдается резкое изменение окружающей среды в результате загрязнения почв, водоемов, нерационального водопотребления. Большой вред естественным экосистемам наносит истребление различных видов животных и растений, а также случайная или целенаправленная интродукция видов из одних экосистем в другие.

Сейчас антропоэкосистема  находится в стадии быстрого роста, существование свое человек поддерживает за счет эксплуатации водных, почвенных, энергетических и других ресурсов. Истощение их запасов может привести к социальным конфликтам, чреватым разрушением всей цивилизации. К  счастью, у человечества есть альтернативный путь, ведущий к устойчивому развитию. Важнейшей особенностью последнего должно стать признание пределов нашего выбора, ограниченного такими природными факторами, как, например, истощение  ресурсов или нарушение экосистемы и проведение соответствующих мероприятий. Первые шаги в этом направлении уже  делаются. К ним относятся планирование семьи, создание заповедных территорий, контроль за загрязнением среды и  т.п.

Вопрос 3. Методы ограничения  роста численности населения.

1. Метод  регулирования численности через  экономическое развитие

Основные усилия по снижению численности населения сосредоточены  на снижении коэффициента рождаемости. На основе данных, полученных при изучении темпов прироста и убыли населения  западноевропейских стран, которые  индустриализировали свою экономику  в 19 столетии, американские и европейские  демографы разработали модель изменения  численности населения. Модель получила название - "переходный период естественного  движения населения". Ее основная идея состоит в том, что, когда государства  переходят в разряд промышленно  развитых, сначала в них резко  падает смертность, а вслед за этим и рождаемость. В результате быстрый  рост населения замедляется, а затем  показатели рождаемости и смертности выравниваются и постепенно численность  населения начинает сокращаться.

Переходный период состоит  из четырех стадий:

1. В допромышленной стадии  при суровых условиях жизни  наблюдается высокий коэффициент  рождаемости (чтобы компенсировать  высокую детскую смертность) и высокий коэффициент смертности. Население увеличивается медленно, если вообще увеличивается.

2. Переходная стадия - коэффициент смертности падает из-за увеличения производства продуктов питания, улучшения здравоохранения и санитарно-гигиенических условий жизни людей. Но коэффициент рождаемости остается высоким, и общая численность населения быстро возрастает (обычно на 2,5 - 3% в год).

3. В индустриальной стадии  коэффициент рождаемости снижается  и по значению постепенно приближается  к коэффициенту смертности. Количество  жителей продолжает увеличиваться,  но все медленнее, и возможны  колебания прироста, зависящие от  экономических условий. Большинство  развитых стран находятся в  настоящее время в этой стадии.

4. Постиндустриальная - коэффициент рождаемости уравнивается или даже становится ниже коэффициента смертности, и таким образом достигается нулевой прирост населения. Затем коэффициент рождаемости снижается еще больше, и общая численность населения медленно сокращается.

Развивающиеся страны находятся  все еще в переходной стадии и  имеют высокие темпы прироста населения. Без быстрого и устойчивого  экономического развития развивающиеся  страны могут застрять на этой стадии. В то же время быстрое экономическое  развитие развивающихся стран затруднено по многим причинам, например, многие из них не имеют ни средств, ни ресурсов, необходимых для быстрого экономического развития, ни достаточного количества квалифицированных специалистов, владеющих  технологиями производства высококачественной продукции, которая выдержала бы конкуренцию на мировом рынке.

С другой стороны, если темпы  роста населения в развивающихся  странах будут продолжать опережать  темпы экономического развития, коэффициент  смертности может увеличиться. Это  замедлит возрастание численности населения и будет означать, что страна будет скатываться в допромышленную стадию.

Применение данной модели к развивающимся странам, мягко  говоря, проблематично: в 19-20 веках, когда  Европа и Северная Америка проходили  четыре указанные стадии развития, страны этих регионов доминировали в мире в политической, экономической, научно-технической и во многих других сферах. Этого нельзя сказать сегодня о развивающихся странах: в условиях рыночной (конкурентной) экономики доминирующая сторона - развитые страны - не дадут «за так» развивающимся странам ни высоких технологий, ни подготовят для них кадры, способные внедрить высокие технологии в развивающихся странах. Скорее наоборот: лучшие специалисты - выходцы из развивающихся стран «утекут» в развитые страны, что повсеместно и наблюдается. В последнем случае стоит, возможно, говорить об «ассимиляции» развитых стран наиболее способными выходцами из развивающихся стран уже в 21 веке, что было бы неудивительным при отмеченных выше темпах роста народонаселения данных стран.

Другая проблема в развитых странах - это замедление темпов прироста населения. В Венгрии и Западной Германии, например, происходит медленное  сокращение численности населения. Когда количество жителей в возрасте до 15 лет меньше, чем людей в  остальных возрастных группах, можно  ожидать сокращение численности  населения в течение примерно 60 лет. Единственный способ предотвратить  это явление - сделать так, чтобы  женщины в репродуктивном возрасте рожали больше детей, или увеличить  число иммигрантов. Последнее лишь подтверждает мысль, высказанную в первом примечании.

2. Метод  регулирования численности населения  через планирование семьи.

Программы по регулированию  семьи основаны на просвещении и  медицинском обслуживании граждан, они помогают семейным парам определить, сколько и когда они могут иметь детей.

Жители развитых стран  обычно "автоматически" получают основные знания о планировании семьи и употреблении контрацептивов. Огромная масса молодежи в развивающихся странах необразованна, лишена даже начальных навыков чтения и письма. Эти люди не имеют самого общего представления о процессе размножения, а тем более о контроле рождаемости или о применении контрацептивов.

В развитых странах около 70 % женщин в репродуктивном возрасте прибегают к различным формам контроля рождаемости. В развивающихся  странах, если в их число включить Китай, только 39 % женщин в этом возрасте практикуют противозачаточные средства.

Службы контроля рождаемости  в развивающихся странах были организованы в 1940 и 1950 годах частными врачами и женскими общественными  группами. С тех пор Международная  федерация по регулированию рождаемости, Фонд помощи трудоустройства ООН, Всемирный банк и другие страны оказывают странам практическую и финансовую помощь в выполнении программ по контролю рождаемости.

Контроль рождаемости  экономит государственные средства, сокращая расходы на различные социальные нужды. Контроль рождаемости влечет за собой и улучшение здоровья жителей, так как в развивающихся странах около 1 млн. женщин умирает от болезней, являющихся следствием осложнений в период беременности. Такие программы помогают также контролировать распространение СПИДА и других болезней, передаваемых половым путем.

3. Метод регулирования  численности населения через  социально-экономические изменения.

Правительства некоторых стран вводят экономические стимулы - вознаграждения и штрафы для поощрения сокращения рождаемости. Кроме того, расширяются права женщин: доступ к образованию, трудоустройству, повышение брачного возраста, что также приводит к снижению рождаемости.

Около 20 стран выплачивают  небольшие денежные вознаграждения гражданам, которые соглашаются  применять контрацептивы или  подвергнуться стерилизации. В Индии каждый гражданин, согласившийся на стерилизацию, получает 15 долларов, что эквивалентно оплате труда сельскохозяйственного рабочего за две недели.

В некоторых странах, например в Китае, семейные пары штрафуются, если число детей в семье больше определенного количества, обычно одного или двух. Штрафы могут взиматься  в виде особых налогов или прочих платежей. Семьи, в которых число  детей превышает установленный  лимит, могут быть лишены бесплатного  медицинского обслуживания, им сокращают  продовольственные пайки, их в первую очередь увольняют с работы. Вместе с наказаниями разработана и  система поощрений в виде оплачиваемого  отпуска женщинам, перенесшим стерилизацию и аборт; ежемесячного пособия семье  с одним ребенком; преимуществ  семей с одним ребенком при  обеспечении жильем и т.д.

Вместе с улучшением экономической  ситуации такие поощрения и наказания  позволили Китаю добиться резкого  снижения суммарного коэффициента рождаемости  с примерно 4,5 в середине 70-х гг. до 2,6 в 1982 г. и 2,4 в настоящее время.

Другой социально-экономический  путь регулирования численности  населения - улучшение условий жизни  женщин. Многочисленными исследованиями доказано, что образование является сильнейшим фактором, заставляющим женщину  иметь меньше детей. Образованные женщины  с большей вероятностью будут  зарабатывать на жизнь вне дома, а не ограничиваться только воспитанием  ребенка. Они позже выходят замуж, сокращая тем самым свои репродуктивные годы, и меньше теряют детей в младенчестве.

Правительства большинства  стран регулируют численность населения, разрешая небольшую иммиграцию из других стран. Ряд государств поощряют эмиграцию  в другие страны, чтобы снизить  пресс населения. И лишь немногие государства, в основном Канада, Австралия и США, разрешают значительную иммиграцию.

Вопрос 4. Теплоэнергетика. Влияние на окружающую среду.

Можно выделить следующие  виды загрязнения окружающей среды  объектами теплоэнергетики:

1. Выбросы в атмосферу в виде пыли, окислов серы, азота, углерода.

Пыль или летучая зола содержит алюмосиликаты, сульфаты кальция, щелочных металлов, магния, железа, некоторые  микроэлементы, двуокись кремния, количество которых в золе колеблется от 10 до 82 %. Ее биологическая активность при  попадании в дыхательные пути и легкие зависит от дисперсного  состава частичек пыли. Частицы с  размерами более 12 мкм практически  полностью задерживаются при  дыхании в верхних дыхательных  путях и плохо удаляются из организма. Более мелкие частицы  проникают в нижние дыхательные  пути и частично задерживаются там.

Выбросы углекислого газа способствуют возникновению "парникового"

эффекта, который в перспективе  может привести к изменению климата  на планете.

Окислы серы и азота  являются причиной кислотных осадков. Окислы

азота к тому же являются одним из разрушителей озонового  слоя, поглощающего жесткое ультрафиолетовое космическое излучение. Одна т окислов  азота способна разрушить до 1 тыс. т озона.

При сжигании топлива образуются продукты неполного сгорания: окись углерода, сажа, смолистые вещества, содержащие полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в частности, относящиеся к классу чрезвычайно опасных - бенз(а)пирен, являющийся канцерогенным веществом.

2. Твердые нелетучие отходы (зола, шлак).

Удаление золошлаковых отходов связано с отторжением территорий. Если сама ТЭС средней мощности занимает 200-300 га, то площадь золоотвала через 10 лет эксплуатации ТЭС достигает 800-1500 га. ТЭС средней мощности, работающая на экибастузских углях, сжигает до 2500 т топлива в час, при этом образуется до 1000 т золы. Содержание ряда токсичных микроэлементов в золе ТЭС значительно превышает их среднее содержание в земной коре - например, мышьяка - в 100 раз, бериллия - в 60 раз.

В ряде случаев поступление  в окружающую среду металлов за счет сжигания ископаемого топлива значительно превосходит их производство, например, мировое производство урана в 1971 г. составило 30 тыс. т, а поступление за счет сжигания каменного и бурых углей - -204 тыс. т. Вследствие этого ТЭС (особенно на угле) являются серьезным источником внешнего и внутреннего облучения: например, вблизи ТЭС мощностью 1000 МВт (электрическая) годовые дозы облучения составляют 6 - 60 мкЗв [30] (предел дозы - 5000 мкЗв/год).

3. Сброс отработанной воды, содержащей нефтепродукты, взвеси, растворимые соединения металлов и др.

Более 85 % поступающей на ТЭС воды используется для охлаждения конденсаторов турбин. Вода нагревается в конденсаторах на 8 - 10°С и возвращается в водоем практически без изменения химического состава, исключая уменьшение содержания кислорода.

К сточным водам относятся  воды после охлаждения различных  аппаратов, сбросные воды из систем гидрозолоудаления, водоподготовительных установок, стоки после обмывок и химических промывок теплосилового оборудования. Эти сточные воды содержат мышьяк, ванадий, минеральные и органические кислоты, соли кальция, магния и натрия, а также загрязнены нефтепродуктами.

4. Тепловое загрязнение.

Низкопотенциальные тепловые выбросы возрастают почти пропорционально росту производства электроэнергии. Величина тепловых выбросов, которая может представлять опасность для планеты, оценивается в 1 - 5 % от количества солнечной энергии, воспринимаемой поверхностью Земли. Если учесть, что в настоящее время по данным разных авторов, суммарное антропогенное выделение низкопотенцильного тепла составляет 0,006 - 0,02 % солнечной радиации, а темпы прироста производства энергии в год составляют в среднем 3,5 %, то минимальное значение опасной величины тепловых выбросов, равных 1 % может быть достигнуто за пределами ХХ1 в.

5. Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) линий электропередачи (ЛЭП).

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у человека нарушение функционального состояния центральной нервной системы, сердечной деятельности и системы кровообращения. При этом наблюдается повышенная утомляемость, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце.

В результате развития электроэнергетики  и систем связи суммарная напряженность  антропогенных ЭМП в различных  точках земной поверхности увеличилась по сравнению с естественным фоном на 2 - 5 порядков. Особенно резко она возросла вблизи энергетических и энергоемких установок. В масштабах эволюционного процесса этот рост напряженности ЭМП может рассматриваться как одномоментный скачок с неясными пока биологическими последствиями.

6. Шумовое загрязнение.

Рост единичной мощности основного и вспомогательного энергетического  оборудования, как правило, сопровождается увеличением звуковой мощности агрегатов, проблема снижения уровня шума особенно актуальна на крупных ТЭЦ, которые находятся в черте города. Справедливости ради надо отметить, что шум в условиях ТЭС оказывает основное влияние на людей, находящихся в рабочей зоне.

7. Отчуждение  земель при строительстве энергоблоков.

Переделывая природу и  приспосабливая её к своим потребностям, человек изменяет среду обитания животных и растений, влияя тем  самым на их жизнь. Воздействие может  быть косвенным и прямым. Косвенное  воздействие осуществляется путём изменения ландшафтов — климата, физического состояния и химизма атмосферы и водоёмов, строения поверхности земли, почв, растительности и животного населения. Большое значение приобретает увеличение радиоактивности в результате развития атомной промышленности и особенно испытаний атомного оружия. Человек сознательно и бессознательно истребляет или вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие или создаёт для них благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек создал в значительной степени новую среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило возможность существования многих диких видов.

Увеличение народонаселения  Земли и развитие науки и техники  привели к тому, что в современных  условиях очень трудно найти участки, не затронутые деятельностью человека (девственные леса, луга, степи и  т. д.). Неправильная распашка земель и  неумеренный выпас скота не только привели к гибели естественных сообществ, но и усилили водную и ветровую эрозию почв и обмеление рек. Вместе с тем возникновение селений  и городов создало благоприятные  условия для существования многих видов животных и растений.

Революцией во взаимоотношениях человека и биосферы стало развитие промышленности. Современная индустрия  требует огромного количества природных  веществ. При их добыче уничтожаются естественные экосистемы, на месте  которых создаются города, предприятия, шахты, карьеры, дороги, трубопроводы, линии связи и электропередач. Общий объем добываемого из недр планеты составляет около 300 млрд. тонн в год. Часть этого вещества не нужна для производства – обычно это пустая порода, которую приходится извлекать вместе с сырьем. Например, чтобы получить 1гр. золота, надо переработать 3,5 т породы, а при получении 1 т железа в отходы идет 14 т породы.