Возрастающее влияние человека на биосферу

Содержание

Введение

За полтора столетия наука обо всех сложных взаимосвязях и взаимоотношениях в природе перешла в учение о взаимоотношениях организмов с окружающей средой, а затем на первое место здесь вышли социальная экология, вопросы отношений человека и природы, их взаимной безопасности.

За последние сто лет произошли два важных сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли. В настоящее время это очень важный вопрос. Растущее население слаборазвитых стран ради своего повседневного выживания истощает пастбища и почвы, сводит леса на дрова – словом, совершает безумные с экологической точки зрения действия. Плодородные земли превращают в пустыни, а это угрожает не только слаборазвитым странам, но и всей биосфере в целом.

 Во-вторых, еще более  резко выросло промышленное производство, производство энергии и продуктов  сельского хозяйства. В результате  потоки вещества и энергии, вызываемые  деятельностью человека, стали составлять  заметную долю от общей величины  биогенного круговорота. Человечество  стало оказывать заметное воздействие  на функционирование биосферы.

Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия. 
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений. Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться.

1 Рост народонаселения

Одна из серьезных проблем, которую человечество будет вынужденно решать в будущем, – рост численности населения.

Большую часть времени своего существования человечество имело очень низкую численность. По оценкам специалистов, численность населения планеты до начала освоения сельскохозяйственных технологий колебалась на уровне около 10 миллионов человек и только к 1830 г составила 1 миллиард человек. Если для достижения первого миллиарда численности населения Земли потребовался очень большой промежуток времени, то на появление второго миллиарда ушло всего 100 лет, третьего – 30 лет, четвертого – 15 лет, а спустя еще 12 лет (1987 г) численность превысила 5-миллиардную отметку. Произошел демографический взрыв. Для увеличения населения Земли на 1 миллиард требуется все меньше и меньше время. В мире каждую секунду рождается 21 ребёнок и 18 человек умирает. При таком соотношении рождаемости и смертности население планеты ежедневно увеличивается на 250 тысяч человек, в год – на 100 миллионов человек. Такой темп роста численности населения сохранится и в 21 веке, и основная доля прироста, по-прежнему приходится на развивающиеся страны [1, c. 184].

1.1 Богатые и бедные нации

Вклад разных стран и континентов в общую картину роста народонаселения далеко не одинаков. В настоящее время страны мира обычно делят на три основные экономические категории:

а) высокоразвитые промышленные страны с высоким национальным доходом (США, Япония, Канада, Австралия, западноевропейские и Скандинавские государства);

б) умеренно развитые страны или страны со средним национальным доходом (государства Латинской Америки, Северной и Западной Африки, Юго-Западной Азии);

в) слаборазвитые страны или страны с низким национальным доходом (большинство стран Восточной и Центральной Африки, Китай и Индия, т. е. страны третьего мира).

Страны СНГ обычно рассматривают как отдельную категорию, поскольку большинство их граждан бедны, но национальный доход достаточно высок из-за экспорта нефти и других полезных ископаемых.

Страны с высоким национальным доходом называют высокоразвитыми, а умеренно- и слаборазвитые страны развивающимися. Неравенство в распределении материальных благ между этими группами стран очень велико: в высокоразвитых странах проживает 25 % мирового населения (примерно 1,2 миллиарда человек), которые при этом владеют 80 % мирового богатства; в то же время на 75 % населения развивающихся стран (4,8 миллиарда человек) приходится всего 20 % мирового богатства. Богатство внутри каждой страны распределено также неравномерно: 10-15 % людей в высокоразвитых странах относятся к категории бедных, а в развивающихся странах только 10 % относятся к категории богатых, а остальные – бедные и очень бедные – лишены полноценного питания, жилья и всяких бытовых удобств. Главный экономический интерес этой категории людей – просто выжить. В мире более 1 миллиарда человек входят в эту категорию людей.

В 80–90-х годах экономический разрыв между развитыми и развивающимися странами увеличился: богатые продолжали богатеть, а бедные – беднеть.

1.2 Причины и последствия демографического взрыва

Как это ни парадоксально,  именно в слаборазвитых странах  население растет значительно быстрее, чем в высокоразвитых.Если имеющаяся скорость роста населения сохранится, то оно удвоится через 25–35 лет; при этом численность населения высокоразвитых стран приближается к постоянному уровню.

Главный фактор определяющий диспропорцию в темпах прироста населения слаборазвитых и развитых стран, – это различие в суммарном коэффициенте рождаемости (СКР), т. е. среднем количестве детей, которых рождает каждая женщина в течении жизни. Если предположить, что все дети доживают до репродуктивного возраста, то СКР = 2,0 обеспечивает неизменную численность населения, СКР < 2 приведет к снижению численности населения, а  СКР > 2 обусловит рост численности населения.

СКР в высокоразвитых странах составляет 1,9, что позволяет прогнозировать уменьшение численности населения в этих странах в недалеком будущем. СКР слаборазвитых стран – 4,8 без Китая, а с его участием – 4,1. Это более чем вдвое превышает простуювоспроизводимость и приводит к удвоению численности населения в каждом поколении.

Население развивающихся стран обладает высоким демографическим потенциалом благодаря высокой доле молодых людей, которая приведет к удвоению населения в ближайшем будущем, даже если рождаемость существенно снизится. При низком уровне СКР численность стабилизируется через 60 лет; при сохранении же высокого СКР она будет неоднократно удваиваться, и за стабилизацию численности населения возьмутся такие лимитирующие факторы, как голод, болезни и другие социальные потрясения.

Естественный прирост населения определяют путем вычитания из общего коэффициента рождаемости (ОКР) общего коэффициента смертности (ОКС) на 1000 человек.

В группе развитых стран ОКР = 15, а ОКС = 9, т. е. прирост населения составляет 0,6 %. При современной численности населения высокоразвитых стран – 1,2 миллиарда человек – ежегодный прирост составляет 7,2 миллиона человек. В группе слаборазвитых стран ОКР = 31, а ОКС = 10, т. е. прирост населения составляет 2,2 %, а, учитывая, что численность населения слаборазвитых стран составляет 4,8 миллиардов человек, ежегодный прирост в этих странах составляет 100,8 миллионов человек.

Причина демографического взрыва – резкое снижение ОКС из-за использования противоэпидемических прививок в детском возрасте, что привело к снижению детской смертности, а ОКР остается по-прежнему высоким. Пострепродуктивная смертность мало влияет на рост численности населения. Таким образом, быстрый рост народонаселения во второй половине 20 века начался из-за снижения детской смертности при сохранении на прежнем уровне рождаемости.

1.3 Население, бедность, окружающая среда

Растущее население слаборазвитых стран ради своего повседневного выживания истощает пастбища и почвы, сводит леса на дрова – словом, совершает безумные с экологической точки зрения действия. Плодородные земли превращают в пустыни, а это угрожает не только слаборазвитым странам, но и всей биосфере в целом.

Через 50–70 лет при  указанной выше тенденции численность населения в высокоразвитых странах будет составлять всего10 % против нынешних 25 %. Как следствие, богатые будут богатеть, а бедные – беднеть в соответствии с формулой:

Реальный экономический рост = Экономический рост – Рост численности населения

Так, в США ежегодно экономический рост составляет 2,5 %, а численность населения растет всего на 0,7 %, т. е. реальный экономический рост будет: 2,5-0,7=1,8 %, в то же время как в Кении, где экономика растет также на 2,5 % в год, а население на 4 %, реальное экономическое ухудшение составляет: 2,5-4=-1,5 %.

Обнищавший народ, стремясь выжить, будет истощать окружающую природную среду, а истощенная природная среда, в свою очередь, может поддержать только нищенское существование.

Для улучшения жизни необходимо прежде всего увеличить производство продуктов питания. Увеличение производства продуктов последние 40 лет обусловлено, во-первых, освоением  новых пахотных земель (с 1950 по 1981г. количество пахотных земель увеличилось на 24 %, но из-за эрозии с 1981 по 1988г. уменьшилось на 7 %) и, во-вторых,  повышением урожайности за счет орошения, использования удобрений, пестицидов, гербицидов, использования высокоурожайных сортов.

Увеличение производства сельхозпродукции небезгранично: почти все пахотные земли уже освоены, а чрезмерная эксплуатация почвы приводит к уменьшению ее плодородия. Отсюда следует, что для улучшения качества жизни человека необходимо уменьшить рост численности населения, т.е. решить проблему роста народонаселения.

Есть только один гуманный способ содержать рост населения – снижение рождаемости до уровня, соответствующего нынешней смертности. Это уже произошло в развитых странах, где рождаемость приблизилась к уровню простого воспроизводства (СКР примерно 2).

Анализируя рождаемость и смертность в высокоразвитых странах за последние 200 лет, можно заметить четкий переход от “примитивной” стабильности (высокая рождаемость и высокая смертность) к“современной” (низкая рождаемость и низкая смертность). Такой переход от примитивной стабильности к современной называется демографическим переходом. Он включает четыре стадии (фазы):

1 фаза. Уровень рождаемости  высок, но и уровень детской  смертности также (слабое развитие  медицины); население если и растет, то медленно.

2 фаза. Общество научилось  контролировать заболеваемость, при  этом резко снизилась детская  смертность, а рождаемость осталось  высокой. Это вызвало быстрый  рост населения.

3 фаза. Социальные и экономические  изменения приводят к снижению  рождаемости. В конце этой фазы  численность вновь стабилизируется, поскольку низкая рождаемость  компенсируется низкой смертностью.

4 фаза. “Современная” стабильность численности населения – за счет низкой рождаемости и низкой смертности.

Высокоразвитые страны в настоящее время приближаются к концу 3 фазы, а развивающиеся страны находятся только в ее начале [2, c. 112-121].

2 Антропогенный материальный баланс

За последние сто лет произошли два важных сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли. Во-вторых, еще более резко выросло промышленное производство, производство энергии и продуктов сельского хозяйства. В результате потоки вещества и энергии, вызываемые деятельностью человека, стали составлять заметную долю от общей величины биогенного круговорота. Человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование биосферы.

Биологически человек уже на предысторической фазе развития отличался от всех других одинаковых по размеру млекопитающих исключительной подвижностью, проходя за сутки обычно вдвое большее расстояние, чем они. Люди жили в условиях энергетической недостаточности и вынуждены были охранять огромную кормовую территорию, в которой периодически или постоянно кочевали. И, несмотря на это, они долгое время находились в рамках весьма скромного энергетического баланса (рисунок 1) [3, c.134].

1 – пища; 2 – домашние работы и услуги (включая торговлю, обучение и т. п.); 3

– промышленность и сельское хозяйство; 4 – транспорт.

Рисунок 1 – Среднее индивидуальное потребление энергии за год на различных

                      этапах развития человеческого общества [по Н. Ф. Реймерсу, 1990] [11]

Расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был около 4 тысячи, в аграрном обществе – 12 тыс., в индустриальную эпоху — 70 тыс., а в передовых развитых странах конца XX в. – 230-250 тыс., т. е. в 58-62 раза больше, чем у наших далеких предков.Рост народонаселения требует увеличения продуктов питания, создания новых рабочих мест и расширения промышленного производства [4, c. 155]

Человек постоянно вовлекает природные ресурсы в ресурсный цикл:

Рисунок 2 – Модель ресурсного цикла [11] 

Ресурсный цикл–это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования его человеком, включая его влияние, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение и возвращение в природу (таблица 1). Ресурсные циклы близки к естественным, представляя собой две дуги единого естественно-ресурсного цикла, протекающего в различных средах: природной и социально-экономической [5, c. 177].

Таблица 1 – Ресурсные циклы

В.А. Чернинков считает, что с ростом производительных сил использование природно-ресурсного потенциала неуклонно расширяется, происходит формирование и развитие техногенеза. Техногенез– процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека, проявляется в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, которые связаны с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений.

По Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину (1994) общая масса вещества, которое человек перемещает на поверхности планеты в конце 20 столетия достигла 4 трлн. тонн в год. Из 120 млрд. тонн (Гт) ископаемых материалов и биомассы, которые мобилизуются мировой экономикой за год, лишь 9 Гт (7,5 %) преобразуются в материальную продукцию в процессе производства. Большая часть – около 80 % – потребляется и входит в основные и оборотные материальные фонды и резервы всех отраслей мирового хозяйства, т. е. возвращается в основном в производство. Личное потребление людей составляет только 1,5 Гт, при этом более половины этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания. Только небольшая часть последних минует производственный цикл и не требует дополнительных затрат энергии на приготовление пищи. В конце 20 века ежедневно требуется всем людям Земли около 2 млн. тонн пищи, 10 млн. м3 питьевой воды, 2 млрд. м3 кислорода для дыхания. [8 c 26-34]

В общем объеме потребляемых человечеством природных ресурсов более 70 % приходится на ресурсы недр. Из них производится 94 % энергоносителей (моторное топливо, топливо для тепловых и атомных электростанций), свыше 90 % продукции тяжелой индустрии, около 75 % строительных материалов, 60 % удобрений и 50 % товаров народного потребления непищевого значения. Минеральные ресурсы также занимают важное место в пищевом потреблении, на их основе изготовляют лекарственные препараты. Подземные артезианские воды, значительная часть которых минерализована, широко используются как в бальнеологических целях, так и для питьевого водоснабжения. Минеральные грязи, термальные водные источники являются прекрасным средством для лечения различных заболеваний [10, c. 220].

В современном мировом хозяйстве применяется свыше 250 разновидностей полезных ископаемых. Строительные камни, руды черных и цветных металлов, камни-самоцветы, золото, серебро, нефть, уголь используются с древнейших времен. Ежегодно в хозяйственный оборот вовлекаются новые месторождения традиционных полезных ископаемых, а также их новые разновидности, полезные свойства которых можно использовать с помощью современных технических средств и технологий. Анализ накопленной добычи полезных ископаемых за истекший период 20 века показывает общую тенденцию прогрессирующего роста объемов добычи. Если в первой половине 20 века объемы мировой добычи полезных ископаемых удваивались через 50 лет, а затем через 401 лет, то начиная с 50-х годов отмечается быстрое наращивание темпов и объемов добычи: срок усвоения сократился до 14–18 лет. В 90-х годах 20 века в мировом хозяйстве добывалось ежегодно около 50 млрд. тонн полезных ископаемых. В России в этот период добывалось около 17 % нефти, 25 % газа, 15 % каменного угля, 14 % товарной железной руды от всего объема добычи этих ископаемых. К 2000 г. этот показатель возрос в 2–3 раза, т.е. из недр извлекалось ежегодно 100–150 млрд. тонн минеральных ресурсов. В последние 20 лет 20 века было извлечено из недр 34 % суммарной за век добычи угля, около половины всей нефти, более половины естественного газа и более 60 % урана ( таблица 2) [6, c. 123].

Таблица 2 –Мировые запасы топливно-энергетических ресурсов

«Зеленая революция», интенсификация сельскохозяйственного производства стимулировала быстрый рост добычи агрохимических руд. На рубеже века предстоит обеспечить выемку из недр 69 % калийных солей и 55 % фосфатных руд. Однако нужно помнить, что богатства недр – полезные ископаемые – относятся к исчерпаемым и невозобновляемым природным ресурсам и их запасы ограничены (рисунок 3).

Рис. 3 –Прогнозируемое обеспечение полезными ископаемыми [11]

Обеспеченность зарубежных стран мира. А. Е. Ферсман еще в 30-х гг. 20 века, имея в виду идею ресурсных циклов, под комплексным использованием сырья подразумевал такую организацию производства, при которой не пропадал бы ни грамм добываемой горной массы, не было бы отходов. Пока же циклы представляют собой главным образом стадии последовательной переработки сырья. Такие циклы называют простыми, линейными. Например, связи по вертикали: лесозаготовка – вывозка леса – лесопиление – деревообработка. Данные циклы уже обеспечивают существенный эффект по сравнению с одиночно расположенными (точечными) предприятиями, и в то же время этот результат будет несоизмеримо выше при развитии не только вертикальных, но и горизонтальных связей. Эти связи могут развиваться на каждой стадии цикла, где образуются отходы. На базе этих отходов формируются производства (лесохимия, производство древесно-стружечных плит и др.). Такой цикл называется сложным. При кооперировании и комбинировании сокращаются экономические издержки производства, а главное достигается комплексность использования сырья. Динамика их развития может быть представлена следующим образом (рисунок 4) [9, c. 155].   
 

Рис. 4 – Развитие ресурсного цикла [11]

Таким образом, ресурсные циклы будут постепенно преобразовываться (трансформироваться) на основе тех же принципов, что и естественные циклы — взаимосвязи и замкнутости. Данная организация ресурсных циклов получила название безотходных производств, понимаемых как совокупность технологических процессов, из которых отходы одних используются в качестве сырья для других, что обеспечивает их полную утилизацию. Реальным же, на наш взгляд, является переход к малоотходным производствам, характер ризующимся максимально возможной утилизацией выбросов [13, c. 144].

3 Категории антропогенного воздействия на биосферу

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем. Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин – извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение - результат деятельности человека.

Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия. 
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной среде [7, c. 23].

Предельно допустимый сброс (ПДС) - это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека.

Предельно допустимаяконцентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.

Специальные службы мониторинга(наблюдения) окружающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.  
Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах).

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы [14, c. 133].

Загрязнение среды отходами производства и потребления. Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение окружающей природной среды. Сконцентрированные в несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (производственные).

Бытовые отходы могут находиться как в твердом, так и жидком и реже – в газообразном состояниях. Твердые бытовые отходы – совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные – выбросами различных газов.

Промышленные (производственные) отходы – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители) и газообразными (выбросы промышленных печей, автотранспорта). Промышленные отходы, так же, как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.