Человечество и окружающая среда

 

Увеличение численности населения земного шара и его плотности не могло не отразиться на состоянии среды обитания. Исчезают леса, увеличиваются площади, занятые под посевами, постройками и дорогами, изменяются режимы тепло‑ и влаго‑обмена. Все это приведет к неизбежному нарушению сложившегося равновесия в природе.

Когда человек появился на Земле, его численность была невелика, а характер деятельности (собирательство и охота) существенно не сказывался на экологических условиях планеты. Развитие земледелия уже в большей степени стало влиять на нарушение сложившегося равновесия, так как при этом вырубались и выжигались леса, строились водорегулирующие и ирригационные сооружения. Однако на этой стадии развития цивилизации урон, наносимый человеком природе, все еще был сравнительно невелик.

Существенный перелом наступил в начале XIX века, когда стала бурно развиваться промышленность, а численность населения планеты перевалила за миллиардный рубеж. По мере быстрого роста населения увеличивалась потребность в развитии и совершенствовании технических средств, обеспечивающих его всем необходимым. Физический труд людей и животных заменяется энергопотребляющими машинами, обладающими высокой производительностью. Создавались и развивались новые отрасли промышленности, в первую очередь энергопроизводящие. Особенной этот процесс стал быстро развиваться в XX веке, что иллюстрируется данными, приведенными в табл. 8 (джоуль – единица работы, энергии, теплоты. 1 Дж = 0,102 кгм = 2,78 х 10‑4 Втч = 0,239 кал.)

За последние 100 лет энергопроизводство увеличилось в 10 раз, однако необходимо учитывать, что за то же время численность населения увеличилась в три раза, поэтому удельное потребление на одного жителя планеты возросло только в 3,3 раза.

Таблица 8.

Но средние показатели удельного годового энергопотребления не отражают реального положения вещей. Если в среднем на одного жителя планеты приходится по 2 тонны условного топлива и год, то для США этот показатель будет в шесть раз больше и составит около 12 тонн, для развитых стран он колеблется в пределах от 4 до 8 тонн, в тоже время для Китая он не превышает одной тонны, а для Индии – 0,5 тонн.

До последнего времени рост энергопотребления происходил почти исключительно за счет промышленных, высокоразвитых стран, в то время как в отсталых, слаборазвитых странах этот показатель очень низок и совершенно не соответствует элементарным потребностям населения этих регионов.

Столкнувшись с губительными последствиями своей техногенной деятельности, передовые развитые страны стали предпринимать меры по сокращению и рационализации своего удельного энергопотребления и добились в этом некоторого успеха. Вместе с тем основной демографический прирост населения на планете сейчас происходит за счет стран Азии, Африки и Южной Америки, где без значительного увеличения удельного энергопотребления невозможно обеспечить элементарные условия для существования человека.

Увеличение численности жителей требует увеличения энергозатрат для получения одного и того же количества продукта. Так, например, этот показатель для выращивания и переработки одной тонны пшеницы увеличился за 100 лет в 100 раз. То же наблюдается и в других отраслях пищевой индустрии. Для повышения производительности труда в сельском хозяйстве приходится значительно развивать другие отрасли промышленности по изготовлению орудий труда, транспортных средств и др. В результате один человек, занятый непосредственно в сельском хозяйстве, может прокормить до 40 и более человек, при этом большое число людей должны обеспечивать его всем необходимым.

Учитывая все это, можно предположить, что в ближайшие десятилетия энергопотребление на планете должно существенно возрасти, в основном, за счет повышения удельного потребления энергоносителей в отсталых регионах. Предварительные расчеты позволяют утверждать, что уже к 2050 году абсолютное энергопотребление достигнет 1000–1400 х 1018 Дж в год, т. е. возрастет по сравнению с существующим в 3–5 раз.

В настоящее время свыше 90 % энергии производится за счет сжигания углеродистого топлива (уголь, нефть, газ, дрова, отходы). Следствием этого являются неизбежное сжигание большого количества кислорода и выделение продуктов сгорания. За год в атмосферу планеты выбрасывается (в миллионах тонн):

золы 160 – 200

окислов серы 120 – 150

окислов азоты 80 – 100

двуокиси углерода – 20.000–300.000

Кроме того, расходуется около 30–35 миллиардов тонн кислорода, что составляет свыше 20 % его годового производства растительностью. Все это существенно изменяет сложившийся состав атмосферы, следовательно, и среды обитания человека.

Воспроизводство кислорода сокращается с каждым годом. За прошедшее столетие площадь лесов на планете сократилась на 25 %. Кроме того, ежегодно в Мировой океан в результате утечек и аварий попадает 6–8 миллионов тони нефтепродуктов (около 0,25 % мировой добычи). Этим наносится непоправимый вред фауне и флоре целых регионов. Кроме того, при этом на поверхности океана образуется тончайшая мономолекулярная пленка (толщиной в одну молекулу), которая на 25–30 % уменьшает испарение и сокращает доступ кислорода в атмосферу.

Таким образом, в результате техногенной деятельности человека мир стоит перед угрозой кислородного голода, если пока не глобального, то во всяком случае локального. Так, например, Москва ежесуточно потребляет 60–70 тысяч тонн кислорода, только автомобили из этого числа сжигают 45–50 тысяч тонн, в то время как вся растительность города воспроизводит его не более 4 тысяч тонн. Такую картину можно наблюдать почти во всех крупных городах мира. На территории Соединенных Штатов потребляется больше кислорода, чем era производит растительность. Выручают только океаны и запасы кислорода в атмосфере, где его пока содержится около 1015 тонн. Уже сейчас в городах люди часто страдают от недостатка кислорода, особенно при безветренной погоде.

В результате интенсивного энергопотребления увеличиваются выделение тепла и содержание углекислого газа в атмосфере. Его концентрация увеличилась с 0,027 % в середине прошлого века до 0,034 % в наше время (увеличение на 26 %). Это способствует усилению так называемого "парникового эффекта" который заключается в том, что атмосферный углекислый газ препятствует тепловому излучению нашей планеты и приводит к повышению температуры в нижних слоях атмосферы

Если концентрация углекислого газа в атмосфере достигнет 0,045 % среднегодовая температура на планете повысится на 1,5–2,0 градуса. А это приведет к значительному изменению климатических факторов и интенсивному таянию льда и снега в горных и полярных районах, составляющих 3 % поверхности суши. При этом образуется 30 миллионов кубических километров воды, которые пополнят Мировой океан.

В результате уровень Мирового океана может повыситься на 60 метров, а 10 % лучших для обитания участков суши окажутся под водой, в том числе города Нью‑Йорк, Лондон, Санкт‑Петербург, Одесса и многие другие, а также целые страны, такие, как Нидерланды и Бельгия. Конечно, такая катастрофа произойдет не сразу, для ее осуществления потребуется не один десяток лет, однако первые симптомы этого процесса уже проявляются в наши дни.

Результаты техногенной деятельности человека проявляются и в других экологических нарушениях природного равновесия К их числу можно отнести постепенное нарушение озонового стоя который защищает планету от ультрафиолетового изучения Солнца. Этот слой опоясывает Землю на высоте 20–25 километров. Он разрушается за счет действия нескольких техногенных факторов: запуски ракет, полеты высотных самолетов, попадание в атмосферу фреонов и других химических веществ и, наконец, использование азотных удобрений. Механизм этого процесса еще не выявлен до конца, однако его антропогенная природа не вызывает сомнения.

Предполагается, что увеличение числа случаев заболевания раком кожи, которое наблюдается в последнее время непосредственно связано с обеднением земной атмосферы озоном и усилением жесткого ультрафиолетового облучения. В некоторых регионах население получило предупреждение об опасности продолжительного нахождения на солнце.

Существенное влияние на изменение условий среды обитания оказывают и другие факторы техногенной деятельности человека с каждым годом увеличиваются вредные выбросы в атмосферу которые несут с собой целый букет мутагенов. Они либо непосредственно воздействуют на организм человека, вызывая необратимые изменения, либо влияют на элементы окружающей среды и через них действуют на человека.

По своему характеру мутации, являющиеся следствием воздействия мутагенов, могут быть прогрессивными, нейтральными и регрессивными. Прогрессивные мутации способствуют улучшению вида, его совершенствованию и лучшему приспособлению к условиям окружающей среды Однако число таких мутаций невелико, обычно не превышает одну на 10.000. Остальные мутации носят нейтральный или регрессивный характер. Нейтральные мутации не отражаются на существовании вида, а регрессивные приводят к постепенному вырождению и гибели вида.

Если мутации воздействуют на соматические (тканевые) клетки, они приводят к определенным изменениям в организме. Так, например, регрессивные мутации могут привести к отмиранию клеток или их перерождению (раковые опухоли), они существенно воздействуют на организм (вплоть до смерти), но по наследству почти никогда не передаются. Если же мутагены воздействуют на половые клетки, то это сказывается на потомстве, т. е. носит наследственный характер'. При регрессивных мутациях рождаются неполноценное потомство, уроды, дебилы, дети с различными физическими недостатками, плохо приспособленные к жизни.

В этом процессе существенное значение приобретают естественный отбор и борьба за существование. Немногочисленные прогрессивные мутанты приобретают новые качества, обеспечивающие их благоприятное развитие и создающие преимущества в борьбе за существование, а регрессивные мутанты постепенно вымирают, не выдерживая конкуренции и жестких условий среды обитания. Этот процесс ярко проявляется в животном и растительном мире.

Несколько иначе обстоит дело в человеческом обществе. Здесь естественный отбор практически отсутствует. Обычно сохраняется почти все выжившее потомство независимо от его качества. Даже ярко выраженные дебилы и уроды, совершенно не способные к самостоятельному существованию, сохраняются обществом.

Нередки случаи, когда такие мутанты дают потомство, которое тоже бывает неполноценным, что способствует постепенной деградации вида.

В результате техногенной деятельности человека количество мутагенов непрерывно возрастает, следовательно, увеличивается и количество мутаций, происходящих в среднем на одно поколение. Обычно считают, что этот показатель может колебаться в пределах 1: 100.000 – 1: 10.000.000 случаев на одно поколение, однако в критических ситуациях этот показатель может изменяться очень существенно.

Активизация какого‑либо мутагена может привести к изменению многих представителей флоры и фауны, а эти изменения, в свою очередь, повлекут дальнейшие перемены. В природе все взаимосвязано. Изменение одного вида животных или растений приводит к изменению других видов. В этом отношении очень интересны исследования нашего соотечественника С.Г. Неручева.

В процессе горообразования и перемещения материков на дне океана образуются глубокие трещины, подводные ущелья – рифты. В рифтах непрерывно работают гидротермы, откуда с горячими потоками воды поднимаются "облака", насыщенные растворами металлов, в том числе радиоактивного урана. В результате этого в тысячи раз увеличивается концентрация урана н морской воде, а это приводит к массовому вымиранию большинства видов и к бурному развитию простейших организмов, устойчивых к высокой радиоактивности. При этом одновременно происходит формирование новых видов.

Процессы рифтообразования происходят с определенной частотой, которую можно проследить по образованию черных сланцев. Первым таким образованиям – более 3 миллиардов лет. Первоначально они состояли из сине‑зеленых водорослей. Последние 150 млн. лет процессы рифтообразования повторялись периодами 25–30 млн. лет. Каждый такой этап характеризуется существенными изменениями животного и растительного мира на Земле и совпадает с принятой геологической хронологией. Так, например, в начале ордика появились первые позвоночные, бесчелюстные рыбы, на границе девона и карбона – первые наземные четвероногие, в конце карбона – первые ящеры и т. д.

Неручев как геолог‑нефтяник, естественно, интересовался только процессами, происходящими в Мировом океане, где образовывались нефтеносные пласты. Но подобные процессы происходят и на суше. Так, австралопитек появился на юго‑востоке Африки – в зоне Великих Восточно‑Африканских разломов – не случайно. Именно здесь в ту эпоху образовались крупные залежи урановых руд. У обезьян же, живущих в Западной Африке, за пределами зоны рифтообразования никаких изменений не произошло.

Таким образом, на Земле периодически наблюдались периоды активизации мутагенов. Иногда эти процессы носили локальный характер, т. е. происходили на ограниченных участках суши или океана, но. вероятно, имели место и случаи, охватывающие всю планету в целом. Каждый из таких периодов характеризовался сменой биологических видов, вымиранием одних и появлением других. Но были и многочисленные случаи, когда отдельные миологические виды сохранялись без изменений в эти критические периоды. Это определяется действием мутантов, их характером и активностью, а также скоростью изменений, происходящих в среде обитания.

Нечто подобное происходит на Земле в настоящее время, но только на этот раз основной причиной активизации мутагенов являются результаты техногенной деятельности человека. Эта активизация охватывает всю планету и носит комбинированный характер, т. е. осуществляется активизация одновременно многих разновидностей мутагенов, причем происходит сочетание как шкальных, так и всеобщих факторов.

Процесс этот протекает очень быстро, со всевозрастающим ускорением. В результате этого многие виды животных и растений не успевают приспособиться к изменяющимся условиям окружающей среды и вымирают. В XX веке ежегодно вымирало по несколько видов растений, животных и птиц. С этой точки зрения эпоха, которую мы переживаем, является критической. По эволюционным последствиям ее можно приравнять к глобальной катастрофе, изменяющей облик всего живого на планете. Пожалуй, за все время существования жизни на Земле не было еще периода столь быстрого изменения условий среды обитания.

Существование и развитие любого биологического вида всегда находятся в тесной взаимосвязи с окружающей средой, в том числе с другими представителями растительного и животного мира. Но и сам биологический вид влияет на окружающую среду и в большей или меньшей степени способствует ее изменению. Таким образом, на планете функционирует очень сложный и взаимосвязанный комплекс, объединяющий в единое целое все органические и неорганические составляющие. Кроме того, на эволюционные процессы существенно влияют геологические, тектонические и космические факторы, действующие на поверхности планеты, в ее недрах и за ее пределами.

Можно констатировать две разновидности таких воздействий. В одних случаях происходит медленное, постепенное изменение климата, состава атмосферы, флоры и фауны, в других – это происходит быстро и носит характер катаклизма, или катастрофы, что приводит к быстрой гибели одних видов животных и растений и появлению других.

До последнего времени экологические катаклизмы носили естественный характер и зависели только от некоторых природных закономерностей. Положение изменилось после появления человека. Его активная трудовая деятельность привела к принципиально новым качественным явлениям – техногенному воздействию на среду обитания. По мере развития цивилизации и увеличению ее численности это воздействие оказывается все более интенсивным и разнообразным и в настоящее время может рассматриваться как глобальный, быстро прогрессирующий катаклизм, охватывающий всю планету. Темпы его развития значительно опережают возможности эволюционного процесса, а потому происходящее на Земле не может не отразиться существенно на всех формах жизни на планете. Значительные изменения среды обитания накладывают отпечаток на характер и направленность эволюционного развития растений, животных и самого человека – непосредственного виновника происходящего.

Таким образом, при оценке пути дальнейшего эволюционного развития человека как биологического вида необходимо учитывать все изменения, происходящие на нашей планете, и рассматривать эту проблему в комплексе со всеми вытекающими из сказанного факторами.