ЭКОЛОГИЯ ЧАСТЬ 3
разд. 1.1.2). Главными чертами этого кризисного состояния
являются: истощение ресурсов, перенаселение, а также
загрязнение биосферы ксенобиотиками, т. е. чуждыми для
нее веществами. Основные критические процессы в биосфере —
это достижение человеком и значительное (в наши дни на порядок)
превышение порога энергетического лимита; разрушение
природных экосистем.
8.3. Экологические кризисы и катастрофы 36 1
В 1900 г. естественные экосистемы суши были разрушены
на 20%, а сейчас — уже на 63%. Разрушаются также морские
экосистемы, прежде всего внутренние моря.
В XX в. антропогенное воздействие усилилось. В начале
века человечество потребляло примерно 1% чистой первичной
биосферной продукции, а к концу века уже 10%. Кроме того,
первичная продукция оказалась разрушена еще на 30%; при
этом часть ее перераспределилась человеком в пользу сопровождающей
фауны, т. е. домашних животных, крыс, мышей,
тараканов, микроорганизмов. В результате нарушается круговорот
биогенов, меняется их естественная концентрация во
всех средах, а в итоге постоянно снижается биоразнообразие.
По некоторым подсчетам в настоящее время ежегодно гибнут
тысячи биологических видов.
Всякая живая система, используя обратные связи, всегда
стремится к самосохранению. Система обратных связей в биосфере
направлена на элиминацию1 человека как вида. Увеличивается
генетический «груз» человечества, отмечается рост
психических и нервных заболеваний, снижается общая сопротивляемость
болезням, усиливается стресс перенаселения в городах,
агрессия, страх и т. д. Человек для оправдания названия
своего вида «Человек разумный» должен планировать
дальнейшую деятельность так, чтобы сохранить оставшуюся и
по возможности восстановить утраченную биоту планеты за
счет естественной саморегуляции природной среды.
Современная эпоха характеризуется нарастающей необходимостью
соблюдения экологического императива2, т. е. жесткого
требования учитывать в хозяйственной деятельности
человека природные экологические законы и ограничения,
а также не превышать пределы экологической емкости природных
экосистем. Емкость природных экосистем определяется
их способностью к регенерации изъятых ресурсов и к восстановлению
основных природных «резервуаров» (воздушного
и водного бассейнов и земель), а также мощностью потоков
биогеохимического круговорота. Если не учитывать экологическую
емкость природных экосистем при развитии производства
или при заселении каких-то участков земли, то возможны
локальные кризисные ситуации.
1 Элиминация (от лат. ellminare — изгонять) — исключение, устранение;
в палеонтологии — избирательное уничтожение отдельных особей
или целых групп организмов в результате естественного отбора.
2 Императив (от лат. imperativus — повелительный) — повеление,
настоятельное требование, всеобщий обязательный закон.
362 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ
На основе данных о емкости биосферы были проведены расчеты
энергетического лимита хозяйственной деятельности человечества.
Получено, что лимит составляет 0,74 • 101 2 ТВт,
тогда как валовая мощность энергетики современного общества
(включая энергию ископаемых топлив), по данным В. Г. Горшкова,
оценивается в 18 • 101 2 ТВт или в 24 раза больше допустимой
величины.
Энергетика природных биоценозов построена таким образом,
что микроорганизмы (мелкие грибки и бактерии) потребляют
примерно 90% энергии растительной биомассы, мелкие
беспозвоночные животные — еще около 10%, а крупные животные
(в том числе позвоночные) — всего 1 %. Эти организмы
имеют малый коэффициент полезного действия, и их роль в
биоте заключается в тонкой настройке функционирования сообществ.
Следовательно, человек в естественных границах
биосферы должен потреблять не более 1% добытой энергии,
т. е. тратить только 1% на свои нужды, а 99% — на поддержание
биоты.
Биота является на данный момент единственным механизмом
результативного управления окружающей природной средой,
в которой только и может существовать человек. Сейчас
энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000
количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь
малая часть регулирует климат, формирующийся за счет остального
количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты
приведет к дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина
1/1000 и является энергетическим лимитом, т. е. естественным
барьером для дальнейшего увеличения хозяйственной
деятельности человека.
Силу антропогенного воздействия можно оценивать по следующим
основным критериям:
• вероятности сохранения природных экосистем;
• вероятности сохранения здоровья человека;
• хозяйственному значению.
Сохранность экосистем, как правило, оценивается:
• по шкале обилия, т. е. шкале биопродуктивности (в частности,
для растений об этом судят по проценту покрытия
растительностью почвенного слоя);
• по шкале разнообразия, включающей несколько индексов
биологического разнообразия, обычно учитываемых
при мониторинге.
Таким образом, современное человечество находится на
пороге экологической катастрофы, и непременным условием
8.3. Экологические кризисы и катастрофы 363
его дальнейшего существования является сохранение биосферы.
Для этого следует выбрать такой путь развития цивилизаций,
при котором как можно быстрее удастся резко уменьшить
(в несколько раз) антропогенное давление на природную
среду и тем самым оградить биосферу от разрушения.
Контрольные вопросы и задания
8.1. В чем отличия и сходства человека и животного мира?
8.2. Почему человек стал строить свою собственную экосистему?
8.3. Полностью ли человек независим от факторов природной среды?
8.4. Почему экологической нишей человека является вся наша планета?
8.5. На какие типы можно подразделить среду обитания человека?
8.6. Какие факторы окружающей среды, влияющие на здоровье человека,
являются абиотическими?
8.7. Какими факторами ограничен рост человеческой популяции?
8.8. Почему в динамике роста человеческой популяции преобладает
экспоненциальная зависимость?
8.9. Что может произойти с человеческой популяцией, если ее численность
достигнет предельной биологической емкости среды?
8.10. В чем особенности современного экологического кризиса? Сформулируйте
его основные черты.
ГЛАВА
АНТРОПОГЕННОЕ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
Загрязнение окружающей среды. Привнесение в природную
среду, или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных,
физических, химических, информационных или
биологических агентов, или превышение в рассматриваемое
время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах
его крайних колебаний) воздействия перечисленных агентов
на среду, приводящее к негативным (с позиций человека) последствиям,
называют загрязнением. В наиболее общем виде:
ЗАГРЯЗНЕНИЕ — это все то, что появляется не в том месте,
не в то время и не в том количестве, какое естественно для
природы, что выводит ее системы из равновесия, отличается
от нормы, обычно наблюдаемой и (или) желательной для человека.
Необходимо обратить внимание на то, что те или иные
агенты не просто воздействуют на воду, атмосферный воздух
или почву, а объектом воздействия всегда является экосистема
(биогеоценоз). Поскольку в экосистемах эти агенты выступают
в роли экологических факторов, то фактически происходит
изменение режимов экологических факторов. В результате
один или несколько из них выходят за границы своих оптимальных
значений и даже могут выйти за пределы толерантности
организмов соответствующего биоценоза, т. е. отклониться
от требований экологической ниши того или иного организма
и даже звена трофической цепи. В последнем случае
нарушаются процессы обмена веществ между звеньями пищевой
цепи, что сказывается на интенсивности ассимиляции
продуцентов, а следовательно, и на продуктивности биоценоза
в целом.
Таким образом, загрязняющим агентом может быть любой
экологический фактор, например любое вещество, находя-
9
Глава 9. Антропогенное загрязнение биосферы 365
щееся в составе воздуха, воды, почвы. Загрязнение среды —
сложный, многообразный процесс. При изучении или описании
современных процессов в экосистемах и в биосфере в целом
принято выделять загрязнение:
• химическое (или ингредиентное), заключающееся в изменении
химического состава среды (отклонении от
нормального уровня концентрации характерных ингредиентов
и от появления новых);
• физическое (или параметрическое), связанное с отклонением
от нормы физических параметров окружающей
среды;
• биологическое, включающее микробиологическое (бактериями
и вирусами — возбудителями болезней, носящих
характер эпидемий) и макробиологическое (животными
и растениями, случайно либо ошибочно интроду-
цированными в новые экосистемы).
являются: истощение ресурсов, перенаселение, а также
загрязнение биосферы ксенобиотиками, т. е. чуждыми для
нее веществами. Основные критические процессы в биосфере —
это достижение человеком и значительное (в наши дни на порядок)
превышение порога энергетического лимита; разрушение
природных экосистем.
8.3. Экологические кризисы и катастрофы 36 1
В 1900 г. естественные экосистемы суши были разрушены
на 20%, а сейчас — уже на 63%. Разрушаются также морские
экосистемы, прежде всего внутренние моря.
В XX в. антропогенное воздействие усилилось. В начале
века человечество потребляло примерно 1% чистой первичной
биосферной продукции, а к концу века уже 10%. Кроме того,
первичная продукция оказалась разрушена еще на 30%; при
этом часть ее перераспределилась человеком в пользу сопровождающей
фауны, т. е. домашних животных, крыс, мышей,
тараканов, микроорганизмов. В результате нарушается круговорот
биогенов, меняется их естественная концентрация во
всех средах, а в итоге постоянно снижается биоразнообразие.
По некоторым подсчетам в настоящее время ежегодно гибнут
тысячи биологических видов.
Всякая живая система, используя обратные связи, всегда
стремится к самосохранению. Система обратных связей в биосфере
направлена на элиминацию1 человека как вида. Увеличивается
генетический «груз» человечества, отмечается рост
психических и нервных заболеваний, снижается общая сопротивляемость
болезням, усиливается стресс перенаселения в городах,
агрессия, страх и т. д. Человек для оправдания названия
своего вида «Человек разумный» должен планировать
дальнейшую деятельность так, чтобы сохранить оставшуюся и
по возможности восстановить утраченную биоту планеты за
счет естественной саморегуляции природной среды.
Современная эпоха характеризуется нарастающей необходимостью
соблюдения экологического императива2, т. е. жесткого
требования учитывать в хозяйственной деятельности
человека природные экологические законы и ограничения,
а также не превышать пределы экологической емкости природных
экосистем. Емкость природных экосистем определяется
их способностью к регенерации изъятых ресурсов и к восстановлению
основных природных «резервуаров» (воздушного
и водного бассейнов и земель), а также мощностью потоков
биогеохимического круговорота. Если не учитывать экологическую
емкость природных экосистем при развитии производства
или при заселении каких-то участков земли, то возможны
локальные кризисные ситуации.
1 Элиминация (от лат. ellminare — изгонять) — исключение, устранение;
в палеонтологии — избирательное уничтожение отдельных особей
или целых групп организмов в результате естественного отбора.
2 Императив (от лат. imperativus — повелительный) — повеление,
настоятельное требование, всеобщий обязательный закон.
362 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ
На основе данных о емкости биосферы были проведены расчеты
энергетического лимита хозяйственной деятельности человечества.
Получено, что лимит составляет 0,74 • 101 2 ТВт,
тогда как валовая мощность энергетики современного общества
(включая энергию ископаемых топлив), по данным В. Г. Горшкова,
оценивается в 18 • 101 2 ТВт или в 24 раза больше допустимой
величины.
Энергетика природных биоценозов построена таким образом,
что микроорганизмы (мелкие грибки и бактерии) потребляют
примерно 90% энергии растительной биомассы, мелкие
беспозвоночные животные — еще около 10%, а крупные животные
(в том числе позвоночные) — всего 1 %. Эти организмы
имеют малый коэффициент полезного действия, и их роль в
биоте заключается в тонкой настройке функционирования сообществ.
Следовательно, человек в естественных границах
биосферы должен потреблять не более 1% добытой энергии,
т. е. тратить только 1% на свои нужды, а 99% — на поддержание
биоты.
Биота является на данный момент единственным механизмом
результативного управления окружающей природной средой,
в которой только и может существовать человек. Сейчас
энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000
количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь
малая часть регулирует климат, формирующийся за счет остального
количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты
приведет к дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина
1/1000 и является энергетическим лимитом, т. е. естественным
барьером для дальнейшего увеличения хозяйственной
деятельности человека.
Силу антропогенного воздействия можно оценивать по следующим
основным критериям:
• вероятности сохранения природных экосистем;
• вероятности сохранения здоровья человека;
• хозяйственному значению.
Сохранность экосистем, как правило, оценивается:
• по шкале обилия, т. е. шкале биопродуктивности (в частности,
для растений об этом судят по проценту покрытия
растительностью почвенного слоя);
• по шкале разнообразия, включающей несколько индексов
биологического разнообразия, обычно учитываемых
при мониторинге.
Таким образом, современное человечество находится на
пороге экологической катастрофы, и непременным условием
8.3. Экологические кризисы и катастрофы 363
его дальнейшего существования является сохранение биосферы.
Для этого следует выбрать такой путь развития цивилизаций,
при котором как можно быстрее удастся резко уменьшить
(в несколько раз) антропогенное давление на природную
среду и тем самым оградить биосферу от разрушения.
Контрольные вопросы и задания
8.1. В чем отличия и сходства человека и животного мира?
8.2. Почему человек стал строить свою собственную экосистему?
8.3. Полностью ли человек независим от факторов природной среды?
8.4. Почему экологической нишей человека является вся наша планета?
8.5. На какие типы можно подразделить среду обитания человека?
8.6. Какие факторы окружающей среды, влияющие на здоровье человека,
являются абиотическими?
8.7. Какими факторами ограничен рост человеческой популяции?
8.8. Почему в динамике роста человеческой популяции преобладает
экспоненциальная зависимость?
8.9. Что может произойти с человеческой популяцией, если ее численность
достигнет предельной биологической емкости среды?
8.10. В чем особенности современного экологического кризиса? Сформулируйте
его основные черты.
ГЛАВА
АНТРОПОГЕННОЕ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
Загрязнение окружающей среды. Привнесение в природную
среду, или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных,
физических, химических, информационных или
биологических агентов, или превышение в рассматриваемое
время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах
его крайних колебаний) воздействия перечисленных агентов
на среду, приводящее к негативным (с позиций человека) последствиям,
называют загрязнением. В наиболее общем виде:
ЗАГРЯЗНЕНИЕ — это все то, что появляется не в том месте,
не в то время и не в том количестве, какое естественно для
природы, что выводит ее системы из равновесия, отличается
от нормы, обычно наблюдаемой и (или) желательной для человека.
Необходимо обратить внимание на то, что те или иные
агенты не просто воздействуют на воду, атмосферный воздух
или почву, а объектом воздействия всегда является экосистема
(биогеоценоз). Поскольку в экосистемах эти агенты выступают
в роли экологических факторов, то фактически происходит
изменение режимов экологических факторов. В результате
один или несколько из них выходят за границы своих оптимальных
значений и даже могут выйти за пределы толерантности
организмов соответствующего биоценоза, т. е. отклониться
от требований экологической ниши того или иного организма
и даже звена трофической цепи. В последнем случае
нарушаются процессы обмена веществ между звеньями пищевой
цепи, что сказывается на интенсивности ассимиляции
продуцентов, а следовательно, и на продуктивности биоценоза
в целом.
Таким образом, загрязняющим агентом может быть любой
экологический фактор, например любое вещество, находя-
9
Глава 9. Антропогенное загрязнение биосферы 365
щееся в составе воздуха, воды, почвы. Загрязнение среды —
сложный, многообразный процесс. При изучении или описании
современных процессов в экосистемах и в биосфере в целом
принято выделять загрязнение:
• химическое (или ингредиентное), заключающееся в изменении
химического состава среды (отклонении от
нормального уровня концентрации характерных ингредиентов
и от появления новых);
• физическое (или параметрическое), связанное с отклонением
от нормы физических параметров окружающей
среды;
• биологическое, включающее микробиологическое (бактериями
и вирусами — возбудителями болезней, носящих
характер эпидемий) и макробиологическое (животными
и растениями, случайно либо ошибочно интроду-
цированными в новые экосистемы).