Влияние человека на биосферу

В 60-х годах XX в. в Египте вблизи города Асуана была построе­на высокая плотина через реку Нил. Это огромное сооружение приве­ло к появлению одного из самых крупных искусственных озер в мире. Вода вращает гигантские турбины, которые производят мил­лионы киловатт электроэнергии ежегодно, и орошает 3000 га земли. Там, где раньше собирали только один урожай в год, стало возмож­ным выращивать три и даже четыре урожая ежегодно. Плотина регу­лирует также значительные сезонные колебания уровня воды Нила, Увеличена навигация, промышленность получает электроэнергию, а само озеро послужило источником лова пресноводных рыб. Это по­ложительные последствия, связанные с постройкой плотины. Но име­ются и отрицательные последствия, которым не было уделено доста­точного внимания.

Одно из таких последствий — значительное уменьшение улова сар­дин в водах дельты Нила. Как известно, во время ежегодного разлива Нила в высокогорных районах Эфиопии в его пойме собираются тыся­чи тонн богатых веществами илистых наносов, которые до строитель­ства плотины уносились по реке в море. Эта вода не только обогащала питательными веществами берега Нила, но также и близлежащие воды Средиземного моря. Мелкие плавающие растения моря быстро росли, затем использовались в пищу беспозвоночными животными, которые, в свою очередь, становились добычей сардин. Однако с завершением строительства плотины плодородные осадки перестали достигать Сре­диземного моря, и поэтому популяция сардин начала сокращаться. Это сокращение составляет приблизительно 18 000 т ежегодно и дает убы­ток в 5 млн. долларов.

Отсутствие богатых питательными веществами осадков сказывает­ся также на плодородии полей нижней части долины Нила. Увеличи­лось применение синтетических удобрений (азота), что, естественно, повлекло за собой определенные расходы и частично компенсировало эту потерю, но промышленные удобрения сами по себе не в состоянии поддерживать высокий уровень азота в почве.

Таким образом, строительство плотины оказалось серьезным, доро­гим и драматичным экспериментом, нарушившим равновесие экоси­стемы Нила в результате недальновидного вмешательства человека. Возникает вопрос: вносят ли люди, как другие организмы, вклад в уве­личение продуктивности и стабильности биосферы или же они нару­шают равновесие в результате своего вмешательства?

Человек несет ответственность за нарушение экосистемы, потому что уменьшает ее способность поддерживать популяцию человека без внесения какого-либо дополнительного вклада, часто очень дорогого. Необходимо сводить к минимуму вред, наносимый экосистеме, учить­ся такому важному и часто дорогостоящему делу, как восстановление разрушенных или исчезнувших экосистем.

Наряду со значительными непосредственными изменениями в окружающей среде деятельность людей приводит к менее заметным, но более стабильным и отдаленным последствиям.

Один из наиболее опасных экспериментов такого рода — широкое применение хлорсодержащих углеводородов в качестве инсектицидов. В 40-х годах XX в. эти ядовитые вещества оказались такими эффек­тивными против мух, москитов, вшей, блох и других потенциальных возбудителей заболеваний, что их начали использовать во всем мире. Сотни тысяч тонн этих веществ вносились на площади в сотни мил­лионов гектаров земли в лесах и городах. При этом преследовалась только одна узкая цель — борьба с насекомыми.

Однако отдаленные последствия таких действий чрезвычайно серь­езны. Увеличилось количество насекомых, устойчивых к пестицидам. Сами пестициды не разлагались, а концентрировались в окружающей среде и поглощались всеми видами организмов. У многих крупных ор­ганизмов в тканях накапливалось большое количество пестицидов, что влияло на их приспособляемость. В результате многие естественные враги насекомых погибали, и поэтому с насекомыми некому было бо­роться. В отсутствие естественных врагов насекомых с вредителями можно бороться, только увеличивая коли­чество и разнообразие пестицидов. Более того, даже те насекомые, ко­торые ранее были безвредными, могут стать вредителями, если их численность больше не подвергается ес­тественному контролю.

Хуже всего то, что человек продолжает совершать те же самые ошибки. Как только один инсектицид становится бесполезным, его стараются заменить другим, причем в большинстве случаев следуя той же стратегии полного истребления, которая не оправдала себя раньше. Сколько же ядовитых веществ используется против насекомых? И сколько же из них, попадая в пищу, отравляют тех же самых людей, которых они должны были защищать? Многие пестициды плохо растворяются, но сравнительно легко усваи­ваются организмами. В результате происходит их биоаккумуляция. Этот процесс можно проиллюстрировать следующим образом. В воде содержится примерно 50 частей пестицида на триллион частей воды; микроскопический зоопланктон может аккумулировать в 1000 раз большее количество пестицидов. В креветках, питающихся зоопланк­тоном, концентрация ядовитого вещества в четыре раза выше; мелкая и другая рыба содержит еще большее количество токсических остат­ков, а ныряющие птицы, которые питаются рыбой, могут накапливать чрезвычайно высокое количество данного вещества: до 600—800 частей на миллион частей воды. По этой причине птицы размером с дроз­да гибнут в огромном количестве. Кроме того, яйца, отложенные сам­ками орлов, могут иметь такие тонкие стенки, что птенцы в них не развиваются. Биоаккумуляцией объясняется и тот факт, что лосось, пойманный в о. Мичиган, нередко содержал такое большое количество ДДТ, что признавался непригодным для пищи. Иногда непригодным по этой же причине становилось материнское молоко. В настоящее время применение ДДТ запрещено.

В результате биоаккумуляции происходит накопление и радиоак­тивных изотопов некоторых метаболически важных элементов. Эти изотопы обычно существуют в природе в незначительных количествах, но их содержание в окружающей среде стало возрастать с начала «атомного века» (т. е. с 1945 г.) в результате испытания атомного ору­жия и развития производства ядерной энергии. Наиболее опасные изотопы для человека — иод 133, который скап­ливается в щитовидной железе, стронций 90, концентрирующийся в костных тканях, и цезий 137, аккумулирующийся в тканях мышц. Когда эти элементы становятся компонентами в цепи питания, то их концентрация на каждом уровне этой цепи оказывается выше, чем на предыдущем.

Таким образом, деятельность людей все чаще приводит к непред­сказуемым цепным реакциям в окружающей среде. Человек успешно конкурирует с любыми другими организмами, например с крупными рыбами и млекопитающими, в потреблении продуктов моря. Люди проникают повсюду: в Антарктиду, джунгли, пустыни и т. д. Такое расширение зон обитания и экологической нищи неизбежно ограничи­ло «права» других видов организмов.

Особенно тяжелыми были последствия такого ограничения для ди­ких форм. Вычислено, что за каждое тысячелетие существования чело­века, которое насчитывает более миллиона лет, в результате его дея­тельности исчезал один вид организмов. Правда это только научная догадка, основанная на ископаемых данных. Но тем не менее, можно с уверенностью сказать, что скорость вымирания организмов резко по­высилась. Сегодня вымирает один вид каждые пять или десять лет.

 

 

Исчезло более 1% из­вестных видов млекопитающих и птиц, а более 300 видов птиц в настоящее время находятся под серьезной угрозой исчезно­вения.

Люди существенно видоиз­менили окружающую среду, по­строив огромную сеть дорог, го­родов, промышленных, сельско­хозяйственных и других ком­плексов, разделяющих и нару­шающих естественные экоси­стемы, при этом мало внимания уделяя негативным экологиче­ским последствиям.

Дороги разделяют поверх­ность Земли на отдельные части и в ряде случаев нарушают целост­ность биогеоценоза. Леса прорезают широкие просеки, с которых уда­ляют верхний слой почвы и которые регулярно скашивают с целью ре­гулирования на них роста растительности. Каждую зиму на проезжих дорогах расходуют тонны соли. А летом тротуар нагревается под дей­ствием солнечных лучей более чем до 50° С. Движение транспорта на дорогах создает шум, вибрацию, приводит к загрязнению воздуха. Кроме того, движение автомобилей препятствует перемещению через дорогу животных.

Строительство дорог способствует заселению тех территорий, ко­торые раньше были недоступны.

Дорога, пересекающая лес, препятствует естественному движению воды, а также перемещению живых организмов. Дорога, пересекающая дренажный путь в мелководной долине, может через несколько лет превратить богатое пастбище в болото, если дорога не будет дрениро­вана.

Влияние дорог на состояние тех или иных компонентов окружаю­щей среды еще не осознано полностью. Каждый год строятся тысячи километров новых дорог и появляются миллионы новых автомобилей и других видов транспорта.

Города характеризуются скоплением людей, зданий, дорог, науч­ных, промышленных и культурных учреждений, транспорта. По мере роста городов уменьшается количество земли — мест обитания фло­ры и фауны. Концентрация отходов продуктов в городе также оказы­вает неблагоприятное воздействие на естественную среду, поскольку в ней резко уменьшилось количество организмов, разрушающих эти отходы. Воздух, вода, почва и даже космос становятся все более за­грязненными.

Температурные условия города и дикой местности резко противо­положны. Из-за ограниченного количества растительности, которая бо­гата влагой и активно ее испаряет, температура в городе быстро повы­шается в течение дня и уменьшается ночью, если при этом отсутствует смог.

Города являются также центрами шумового загрязнения, что не­благоприятно сказывается на работоспособности.

Будет ли человек продолжать игнорировать экологические факторы или нет, в конце концов ему придется платить истинную цену за свое существование. И эта цена высока, поскольку приходится расплачи­ваться за 200-летний период нерадивого отношения к природе.

Закономерности существования естественных экосистем могут по­служить основой для организации человеческих сообществ. В процес­се эволюции экосистемы достигли состояния динамического равнове­сия, при котором все члены экосистем находятся в равновесии друг с другом. Люди должны научиться жить в гармоническом взаимодей­ствии с другими организмами и элементами экосистемы, иначе их экс­плуатация человеком приведет к разрушению всей структуры экоси­стемы.

Первый урок касается территориального располо­жения в экосистеме организмов-производителей и организ­мов-потребителей. Образование и разложение веществ в природе осу­ществляется в основном локально, без распространения вширь. Дерево вырастает, используя углекислоту воздуха, минеральные элементы и воду из почвы на месте своего произрастания. Его листья не упот­ребляются в качестве компоста где-нибудь в нескольких километрах от дерева, а опадают прямо рядом с корнями и таким образом возвра­щают часть питательных веществ в почву. Поэтому потеря питатель­ных веществ в лесу очень мала.

Растительноядные олень или дикий кабан могут передвигаться по сравнительно большой территории до 12—15 км. Орел может схва­тить рыбу и улететь со своей добычей за несколько километров от гнезда. Но все это незначительные расстояния по сравнению с расстоя­ниями в тысячи километров, на которые люди перевозят уголь, сталь, пшеницу, мясо и бесчисленное множество других продуктов и товаров' потребления. Скорее следует думать о том, как сократить количество перевозимых материалов, чем концентрировать внимание на том, как сделать их перевозку более эффективной.

Следует также попытаться предотвратить потерю энергии и ве­ществ в воздухе, почве, морях и реках, где они накапливаются в боль­ших количествах, часто становясь загрязнителями окружающей среды. Особенностью экосистем является и территориальное распростра­нение живых организмов. Организм (чаще всего самец) стремится за­крепиться на определенном участке, а затем пытается привлечь на него самку. Он защищает эту территорию от вторжения других пред­ставителей того же вида и пола. Мелкие рыбы, птицы и многие млеко­питающие, включая человека, проявляют территориальное поведение. Очевидно, это одно из удовлетворительных решений проблемы адек­ватного и эффективного распределения пищи, убежищ, строительного материала и территории.

Каждая экосистема характеризуется соответствующим распределе­нием организмов в имеющемся пространстве. Такую оптимальную продуктивность окружающей среды, способную поддерживать жизнь, называют переносимым объемом. Это в равной мере относится и к людям.

Второй урок организации экосистем заключается в том, что природа образует мало токсических веществ, которые не подвержены биологическому распаду. Защитные токсины, образуемые многими тысячами животных и растений, не распростра­няются беспорядочно и не остаются ядовитыми в течение долгого времени.

Люди же производят ядовитые вещества, биоциды, которые не рас­падаются на неядовитые вещества. Некоторые из них вступают в реак­цию с веществами окружающей среды и становятся еще более ядовитыми, накапливаясь в почве и воде до значительного уровня. Посколь­ку организмы поглощают и аккумулируют эти вещества в цепях пита­ния, то вполне вероятно, что в биосфере уже скопилось достаточное количество токсичных веществ, которое может привести к многочис­ленным вредным последствиям.

В природе существует ряд биологически стабильных соединений углерода. Однако за прошедшие геологические эпохи эти вещества на­капливались глубоко под землей, где они были недоступны для живых организмов. Некоторые из этих высокорезистентных соединений угле­рода составляют часть нефтяных запасов на Земле. При использовании составных веществ нефти и смешивании их с неорганическими веще­ствами высвобождается це­лый арсенал смертельно опасных веществ. Если эти вещества вновь начинают участвовать в круговороте, они не подвергаются разложе­нию и не оседают в почве. Наоборот, они легко усваиваются живыми организмами и мигрируют выше в экологической пирамиде.

Помимо токсических веществ, люди производят продукцию, со­стоящую из сотен компонентов, не разлагающихся под действием дру­гих организмов. Это прежде всего пластмасса. В природу поступает все больше веществ, ко­торые она не в состоянии перерабатывать.

Таким образом, основные правила, которые следует заимствовать у сбалансированных экосистем, следующие:

1) ограничение распространения продукции человеческой деятель­ности;

2) непревышение переносимого объема Земли;

3) ограничение производства продукции как токсичной, так и не­токсичной, которая не может разлагаться естественным путем или вновь участвовать в круговороте под влиянием искусственных воздей­ствий.

По мере того как усложняется экосистема и увеличивается взаимо­зависимость между ее компонентами, в ней устанавливается динамиче­ское равновесие, и она способна нейтрализовать различные наруше­ния, чего нельзя сказать о человеческом обществе.

Чем сложнее становится техника, тем разрушительнее последст­вия ее неправильного использования и тем беспомощнее люди чув­ствуют себя при решении встающих перед ними задач. Народонасе­ление в мире увеличивается с возрастающей скоростью, в то время как способность природной среды поддерживать существование че­ловека уменьшается в связи с ее неправильной эксплуатацией. Возобновляемые ресурсы, такие как леса, рыбные запасы и пастбищ­ные луга, постепенно сокращаются. Все это тоже свидетельствует о нестабильности.

Усиленное злоупотребление природными ресурсами неизбежно ве­дет к экологическому «банкротству». Чрезмерное использование ки­слорода, сокращение природных ресурсов, эрозия почвы, разрушение лесов и загрязнение атмосферы диоксидом углерода — это только не­которые результаты деятельности человека, нарушающей природные механизмы стабилизации.

Быстрота, с которой разрушаются те самые механизмы, от которых зависит наша жизнь, требуют от нас осознания ответственности за со­стояние окружающей среды, стремления к постижению эффективных методов и средств поддержания в ней динамического равновесия.

Проблема охраны окружающей среды включает сле­дующие аспекты: социально-политические, правовые, социально-ги­гиенические, технико-технологические и эколого-экономические.

Социально-политический аспект проблемы охраны окружающей среды связан с необходимостью решения этой проблемы в масштабах всего человечества независимо от той или иной полити­ческой системы. Загрязнение природной среды невозможно удержать в территориальных границах страны, в которой оно происходит. Ка­ким бы мощным экономическим и научно-техническим потенциалом ни обладала отдельная страна, она не может полностью решить слож­ную экологическую проблему. Россия по проблемам охраны окружаю­щей среды сотрудничает как со странами ближнего зарубежья, так и с США, Англией, Францией, Швецией, активно участвует в осущест­влении программы ООН по окружающей среде.

Правовой аспект касается установленной законом систе­мы мер, направленных на охрану окружающей среды и рациональное использование, восстановление и умножение природных богатств. Правовой охране подлежат все объекты природы, как вовлеченные в хозяйственный оборот, так и неэксплуатируемые; государство осу­ществляет контроль за рациональным использованием природных ре­сурсов и охраной природы, за соблюдением законодательства по охра­не природы.

Социально-гигиенически и аспект охраны окружаю­щей среды отражает принципы приоритета охраны здоровья и сохра­нения благоприятных гигиенических условий жизни населения. Меро­приятия по оздоровлению окружающей среды предполагают разработ­ку количественных санитарно-гигиенических показателей состояния качества окружающей среды; критериев безвредности, обеспечивающих оптимальные условия жизнедеятельности человека; учет адапта­ционных возможностей живых организмов к изменениям окружающей среды.

Важный момент данного аспекта — социально-гигиеническое про­гнозирование будущего состояния преобразованной окружающей сре­ды с целью сохранения здоровья населения.

Технико-технологический аспект охраны окружаю­щей среды предполагает организацию производства по принципу безотходности. Реальный путь экологизации технологии в современных условиях — постепенный переход сначала к малоотходным, а затем к безотходным замкнутым производственным циклам.

Эколого-экономический аспект охраны окружаю­щей среды начал формироваться недавно и обусловлен бурным рос­том производства и научно-технической революцией. Масштабы ан­тропогенной деятельности сейчас неизмеримо возросли, изменения природного равновесия стали сильно отражаться на развитии народ­ного хозяйства, и проблема охраны окружающей среды приобрела не только биологическое, но и большое экономическое значение особен­но в связи с ограниченностью природных ресурсов. В то же время само экономическое развитие внутренне противоречиво: с одной сто­роны, оно порождает острые экологические проблемы, с дру­гой — в самом экономическом развитии заложены основы для реше­ния этих проблем. Оптимальным вариантом было бы такое положе­ние, когда экономический рост и повышение благосостояния людей сочетались бы не только с сохранением, но и с непрерывным улуч­шением окружающей среды.