1. Вступление
Озабоченность глобальными экологическими проблемами (отразившаяся, в частности, в подписании международных Конвенций по климату и биоразнообразию в июне 1992 г.).-примечательная черта нашего времени. Люди все более ощущают себя обитателями одной планеты, обязанными во имя будущего объединить усилия для решения стоящих перед ними насущных проблем. К сожалению, понимание этих проблем неадекватно желанию разрешить их самым простым и быстрым способом - разрыв, который может привести к нежелательным последствиям.
2. Проблема глобальных климатических изменений, сокращение озонового слоя
Проблема глобальных климатических изменений.
Проблема глобальных климатических изменений оказалась в центре внимания в связи с ожидаемым потеплением, вызванным техногенными выбросами парниковых газов.
Парниковый эффект-разогревание нижних слоев атмосферы - возникает в результате поглощения отраженного теплового излучения поверхности Земли молекулами углекислого газа, водяного пара, метана, хлорфторуглеродов и некоторых других газов. Хотя метан дает гораздо больший парниковый эффект, чем углекислый газ, последний более устойчив в атмосфере и выбрасывается в огромных количествах - в объеме около 8-1012 кг ежегодно при сжигании угля, нефти и (в меньшей степени) природного газа. Предполагается, что накопление СО2 в атмосфере приведет к потеплению, которому будут сопутствовать таяние полярных льдов, подъем уровня Мирового океана, затопление густонаселенных приморских низменностей и целых островных государств, опустынивание, сокращение летних осадков на 15- 20% в основных сельскохозяйственных районах от американского среднего запада до Средиземноморья и Западной Австралии.
Такого рода опасения были существенно подкреплены обнародованным в 1990 г. докладом первой рабочей группы Международного пленума по климатическим изменениям, составленным 170 авторитетными специалистами из 25 стран (и еще 200 ученых были привлечены к рецензированию доклада). По их единодушному мнению, парниковый эффект уже дал потепление на 0,3-0,6 (0,5) °С с конца 19 в. Удвоение содержания CO2 в атмосфере произойдет к 2035 г. Соответствующее глобальное потепление составит от 1,5° до 4,5°С, скорее всего около 2,5°С. К этому времени ожидается подъем уровня моря от 8 до 29 см (около 20 см) и до 65 см к 2100 г. На обширных пространствах Евразии и Северной Америки, включая основные житницы, установится летнесухой климат.
Для предотвращения пагубных последствий климатических изменений предполагается снизить выбросы двуокиси углерода, окислов азота и хлорфторуглеродов на 60%, метана на 20%, Эти рекомендации, по-существу, означают крутой поворот в адаптивной стратегии человека. Раньше человек боролся с холодом, теперь начинает бороться с теплом. Раньше он перестраивал свою деятельность, приспосабливаясь к изменениям среды, теперь перестраивает для сохранения статус-кво.
На национальном уровне 15 стран ответственны за 77% выбросов парниковых газов. Среди них на первом месте США (17%) и СНГ (около 13%). Сумарный вклад развивающихся стран - около 46%.
В то же время роль парникового эффекта в климатических процессах последних десятилетий далеко нс бесспорна. Так, 40-е - 60-е годы, первый этап массивных выбросов СО2, ознаменовались заметным похолоданием. Резко возросшие техногенные выбросы 80-х, по сверхточным спутниковым измерениям за десятилетие (1979-1988 гг.) не дали парникового эффекта.
Глобальный климат зависит в первую очередь от общего количества тепла, получаемого атмосферой и его распределения по поверхности планеты. Первое в свою очередь связано со светимостью Солнца, эксцентриситетом земной орбиты, выделением тепла недр, альбедо земной поверхности и атмосферы, парниковым эффектом. Ни один из этих факторов не остается постоянным. На фоне общей тенденции к увеличению светимости Солнца проявляются ротационные и магнитные 22-летние и более продолжительные циклы в 100, 200 и 400 лет. Достоверно установлена связь между пиками солнечной активности (включая последний, 1989 г.) и глобальными потеплениями, тогда как ее минимуму в 1640-1720 гг. соответствует «Малый ледниковый период»-общее похолодание на 1°С.
Альбедо земной поверхности и атмосферы - наиболее мощный регулятор теплового режима, зависит от распределения суши и моря, гор, характера горных пород и растительности, величины полярных ледниковых шапок, вулканической пыли, аэрозолей и облачности (альбедо 0,6-0,9). Поднятие хребтов Альпийско-Гималайского пояса и обширных плато (Тибет, Колорадо) с их вечными снегами, скудной растительностью, известняковыми утесами (альбедо 0,56) в сочетании с регрессией, распространением травянистой растительности (альбедо почти вдвое выше, чем у древесной), могло дать похолодание, достаточное для начала оледенения. В дальнейшем постоянный ледяной покров превращается в доминирующий фактор, усиливаемый оскудением растительности и развитием низкоширотных пустынь.
Пока не ясно, в какой мере облачность может компенсировать другие факторы альбедо, но описанная выше схема в принципе объясняет как направленное изменение, так и колебания температуры земной поверхности.
Вулканизм также может рассматриваться как фактор альбедо, однако его действие оказывается неоднозначным, так как вулканическая пыль уменьшает альбедо ледников, но изменение прозрачности атмосферы стратосферными аэрозолями дает обратный эффект. Поэтому результат зависит от географического положения и характера вулканизма. Один из самых сильных в истории взрыв вулкана Тамбора в Индонезии (фонолитовые игнимбриты) дал температурную аномалию-0,7°С в северном полушарии в 1815-1816 гг. Кракатау (дацитовая лава) вызвал понижение температуры на 0,25-0,4°С в течение двух лет. Сравнительно небольшое извержение вулкана Агунг (андезито-базальтовая лава) сопровождалось в 1963-1964 гг. температурными аномалиями около 0,28°С в тропиках и 1,3°С в высоких широтах, в то время как недавняя активность вулкана Св. Елены (дацитовые игнимбриты), расположенного на 46° с. Ш., не имела глобальных климатических последствий.
Сокращение озонового слоя.
Систематическое слежение за состоянием озонового слоя проводится с 1978 г. с помощью спутниковой аппаратуры. Основные выводы заключаются в том, что за 12 лет наблюдений общие потери стратосферного озона между 65° с. ш. и 65° ю. ш. составили около 3%. В то время как в экваториальной зоне сокращение озонового слоя несущественно, к полюсам оно возрастает, достигая 3°/о в год над Антарктидой.
Наиболее значительное сокращение озонового слоя- до 50% на высоте 20-50 км наблюдается в районе Антарктики в весеннее время. Это явление было описано Дж. Фарманом в 1985 г. и получило широкую известность под названием «озоновой дыры». Наиболее глубокие «дыры» возникли в нечетные годы- 1987 и 1989 гг., однако в 1990 г. весеннее сокращение озонового слоя над Антарктикой также было весьма значительным.
Резкое сокращение озонового слоя в районе Южного полюса происходит в течение трех-четырех недель с сентября по октябрь, в период вихревой циркуляции атмосферы, которая распадается в ноябре, распространяя истощенный озоновый слой к северу. В то же время озон восстанавливается за счет притока из низких широт.
В Арктике события носят менее драматический характер и отчетливо выраженной «озоновой дыры» не возникает, хотя убыль озона в течение зимы достигает 12% на высоте 17-20 км, а может быть и значительно более, поскольку она постоянно компенсируется притоком извне.
Еще в 1974 г. Шервуд Роланд выдвинул гипотезу о разрушении озонового слоя хлорфторуглеродами (ХФУ). Не вызвавшая вначале большого интереса, эта гипотеза оказалась в центре внимания после обнаружения, антарктической «озоновой дыры». ХФУ широко используются как фризы, растворители, стерилизаторы и моющие средства. Они накапливаются в тропосфере и, проникая в стратосферу, подвергаются фотолизу с выделением атомарного хлора, который, наряду с бромом, содержащимся в галонах, и их окисями катализирует реакции разложения озона.
Поскольку соединение окиси хлора (брома) с атомарным кислородом не может дать более чем 3% убыли озона, то основная роль отводится гетерогенным реакциям на частицах льда в полярных стратосферных облаках, которые таким образом выступают в качестве основного фактора разрушения озонового слоя.
Зимне-летнему сокращению озона в Арктике и Антарктике сопутствуют высокие концентрации окиси хлора, что рассматривается как прямое подтверждение участия ХФУ в разрушении озонового слоя.
Данные о последствиях сокращения озонового слоя для человека и биоты весьма противоречивы. Некоторое увеличение заболеваемости раком кожи может быть связано с возросшей солнечной активностью. В отдельные годы наблюдалось также сокращение продуктивности микропланктона в Антарктике. Дозы УФ здесь остаются существенно ниже обычных в низких широтах, но можно предположить, что полярная биота к ним более чувствительна. Требование принять превентивные меры против прогрессирующей утраты стратосферного озона прозвучали на ряде международных встреч и привели к подписанию в 1987 г. Монреальского протокола и осуществлению обширной программы по перестройке соответствующих видов химического производства.
В целом наблюдаемое в настоящее время сокращение озонового слоя, по-видимому, объясняется действием ряда факторов:
1) притоком обедненных озоном приземных воздушных масс к полюсам в связи с интенсивной вихревой циркуляцией атмосферы и тепловыми аномалиями в океане;
2) увеличением солнечной активности с пиком в 1989 г., вторым по интенсивности солнечных вспышек за последние 400 лет;
3) возросшей вулканической активностью-два взрывных извержения в низких широтах за последнее десятилетие (Эль-Чичон, Пинатубо), сопровождавшиеся массовыми выбросами сульфатных аэрозолей в стратосферу;
4) низкой температурой стратосферы, способствующей устойчивому развитию полярных облаков;
5) возросшими антропогенными выбросами окислов азота, двуокиси углерода, метана и ХФУ, накоплением озона в тропосфере (пока не оценена роль авиации, но производство самолетов типа Конкорд, регулярно летающих в стратосфере, внушает обоснованные опасения).
Таким образом, мы не можем рассчитывать на целиком управляемую модель озонового слоя. При этом нам еще предстоит оценить относительный вклад управляемых и неуправляемых факторов.
3. Кислотные дожди, опустынивание
Кислотные дожди.
Под популярным названием «кислотные дожди» кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.
Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трехокись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др.-12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и-аммиак-от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС-химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонкн и т.д.
Кроме этих первичных загрязнений, атмосферный воздух содержит ряд вторичных - озон и другие фотохимические оксиданты (образующиеся при действии солнечного света на смесь окислов азота и углеводородов), азотную и серную кислоты и др. Озон, содержание которого в приземном воздухе за последние десятилетия удвоилось, составляет основную часть фотохимического смога в атмосфере городов, загрязненной выхлопными газами. Озон разрушает легочную ткань и способствует развитию опухолевых процессов, хотя в то же время защищает от ультрафиолетового излучения, компенсируя сокращение стратосферного озонового слоя.
Первичные и вторичные оксиданты вместе определяют «поллютный климат», который зависит от обычного климата и в то же время изменяет его. Важно подчеркнуть, что воздействие каждого из поллютантов на природные экосистемы и человека определяется «поллютным климатом» как системой. Состояние этой системы зависит от непрерывно протекающих реакций различного происхождения поллютантов с радикалами гидроксила и между собой в газовой фазе, на аэрозолях, на поверхности листьев. При этом их воздействия нейтрализируются или взаимно усиливаются как в случае совместного выпадения двуокиси серы и аммиака.
Окислители поглощаются почвой и биотой из атмосферного воздуха, кислотных дождей и капель тумана, которые содержат в два-три раза больше серы и азота, чем дожди.
Первым экономически ощутимым следствием кислотных выпадений была утрата рыбных ресурсов: сотни озер в Скандинавии и на Британских островах стали безрыбными. Среди факторов, воздействующих на популяции рыб в связи с подкислением, называют нехватку кальция, осаждение алюминия на жабрах и, главным образом, нарушение репродуктивных процессов. Чувствительны к подкислению также амфибии, ракообразные, хирономиды, личинки поденок и веснянок, сокращение биомассы которых существенно сказывается на численности околоводных птиц.
Подкисление водоемов происходит за счет вымывания анионов серной и азотной кислот из почвы-главного аккумулятора кислотных загрязнений. Подкисление почвы приводит к изменению А1/Са и AI/Mg отношений, которые в Центральной Европе за последние двадцать лет возросли почти в два раза. Однако емкость почв по отношению к кислотным загрязнениям определяется их минеральным составом, катионным обменом, почвенным дыханием и другими факторами, которые в свою очередь зависят от геологического субстрата, климата и растительности. Существует несколько расчетных моделей оценки кислотности почв и ее картографического анализа, в ряде случаев выявляющих очень высокую степень корреляции с геологическим субстратом. Относительно недавно сформировавшиеся после отступления ледников почвы северной Европы обладают незначительной поллютной емкостью по сравнению со старыми почвами, обогащенными железом и алюминием.
Почвенное подкисление считают одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северного полушария. В угрожающих масштабах деградация лесов проявилась в начале 70-х годов. Больше всего пострадали елово-пихтовые и дубовые леса. В европейских странах дефолиация порядка 25% отмечена у 15% деревьев старше 60 лет. Старые леса при этом терпят больший ущерб, чем молодые. Эффекты подкисления можно подразделить на химические и биологические. Первые заключаются главным образом в изменении катионного обмена растения, в результате которого деревья страдают от недостатка магния (особенно на естественно бедных магнием почвах) и избытка алюминия, в котором видят главную причину пожелтения хвои. Вторые весьма многообразны и большей частью носят косвенный характер: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, делающих его менее устойчивым к вредителям и климатическим воздействиям. В частности, кислая среда подавляет развитие микоризы и рост корней. В то же время повышенное содержание азота и свободных нуклеиновых кислот стимулирует развитие лесных вредителей. Косвенные воздействия выражаются в пролонгации летнего роста и соответственно повышенной чувствительности к первым заморозкам. К ним можно отнести также изменение генофонда в результате естественного отбора на устойчивость к кислотным загрязнениям.
На почвенные эффекты накладывается непосредственное воздействие озона и других газов на ассимиляционный аппарат листьев. Показано, например, что озон изменяет микроструктуру покрывающего хвою воска, который забивает до 80% устьиц. Такого рода воздействия наносят основной ущерб сельскохозяйственным растениям, менее зависимым от подкисления почв, которое контролируется агрохимикатами. Один из факторов снижения урожайности - изменение химизма среды, в которой протекают биохимические реакции между выделениями рыльца и пыльцой и от которых зависит эффективность опыления .
Подсчитано, что 25-процентное снижение концентрации озона дало бы прирост урожайности зерновых в США на сумму около 2-3 млрд. долларов, что составляет 2-3% стоимости всей сельскохозяйственной продукции.
Для лесов, однако, загрязнение почвы оказывается более существенным и, главное, долгодействующим фактором, проявляющимся через много лет после сокращения выбросов (почва при этом становится источником кислотных газов). Ущерб от кислотных дождей для европейских лесов оценивается в 118 млн. куб. м древесины в год (из них около 35 млн. куб. м на европейской территории России).
Вместе с тем воздействие загрязнений локализовано как по источникам выбросов, так и по чувствительности к ним лесных экосистем, в то время как усыхание лесов проявляется одновременно и с определенной периодичностью в разных странах, указывая на значение климатической составляющей этого явления. Среди специалистов существуют серьезные разногласия в отношении ведущей роли климатического или поллютного фактора. Большинство, однако, согласно с тем, что в сухие годы ущерб от кислотных загрязнений возрастает. В порядке позитивной обратной связи почвы выделяют двуокись азота-парниковый газ - и поглощают меньше метана. В данном случае естественный климат и «поллютный климат» настолько тесно связаны, что их, в сущности, невозможно разделить. Для бессточных озер решающее значение имеет нейтрализующий потенциал грунтовых вод. Климатически обусловленные колебания уровня грунтовых вод вызывают соответствующие изменения рН при постоянном уровне загрязнений .
В прошлом средством против загрязнения приземного воздуха считались высокие трубы. Однако с обнаружением способности газовых загрязнений к дальнему переносу стало ясно, что «политика высоких труб» усугубляет глобальные эффекты выбросов. Проблема дальнего переноса нашла отражение в Меморандуме США/Канады и европейской Конвенции о трансграничных загрязнениях воздуха на большие расстояния. Эти международные соглашения инициировали ряд исследовательских программ по определению «критических нагрузок» для серы и азота (ниже которых эффект воздействия на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается).
Планируемое в странах ЕС снижение выбросов серы на 60% к 1998 г. по модельным расчетам недостаточно для возврата к доиндустриальному уровню кислотности, однако уже сейчас наблюдается частичное восстановление озерных и лесных экосистем. К сожалению, этой проблеме сейчас уделяется меньше внимания, так как она отодвинута на задний план борьбой с парниковым эффектом.
Опустынивание.
Более 1 млрд. людей проживает в семиаридных регионах, граничащих с пустынями и составляющих вместе с ними около трети суши. Засухи и голод в зоне Сахель к югу от Сахары в 70-х и в восточной Африке-в 80-х годах показали масштабы бедствия, которое может произойти в результате устойчивого опустынивания семиаридных областей, и выдвинули эту проблему в число наиболее острых. Специальные программы по борьбе с опустыниванием осуществляются ЮНЕП, Всемирным банком и Американским агентством международного развития. Полагают, что в результате парникового потепления площадь пустынь увеличится на 17%. Наряду с этим опустынивание объясняют возросшим антропогенным воздействием на семиаридные экосистемы.
В прошлом при невысокой плотности и кочевом образе жизни коренного населения антропогенная нагрузка распределялась на обширную территорию, не нанося значительного ущерба природным ресурсам. Однако внедрение таких водоемких культур, как рис. расход воды на орошение, ведущее в условиях жаркого сухого климата к быстрому засолению почвы, концентрация скотоводческого населения вблизи артезианских скважин и использование современных транспортных средств дают толчок процессам опустынивания, приобретающим необратимый характер. Замечено, например, что нарушение травяного покрова в результате перевыпаса ведет к прогреванию, иссушению и уплотнению почвы, ускоряя сток дождевых вод, вынос питательных веществ и внедрение пустынных кустарников. Травянистая растительность не восстанавливается из-за интенсивной эрозии почвы в промежутках между кустарниками.
Вместе с тем здесь, как и в других случаях, трудно установить соотношение природных и антропогенных факторов. Не исключено, что последние лишь ускоряют события, накладываясь на естественные процессы. Данные по охраняемым территориям не подтверждают представления об устойчивости растительных сообществ аридной зоны. Так, на участках пустыни Сонора, не подвергшихся антропогенному воздействию, в первой половине 20 в. отмечены 4-кратные изменения плотности популяций кактуса карнегия гигантская и противоположные по знаку изменения численности доминирующих кустарников.
Распространение пустынь определяется многими природными факторами, среди которых обычно выделяют экваториально-полярный температурный градиент, усиливающий температурный контраст между морем и сушей (пустыня Намиб на юго-западе Африки), и береговые горные хребты, отбрасывающие «дождевую тень» на внутренние области (пустыня Сонора в Северной Америке). Все эти факторы (включая и высоту гор, зависящую от интенсивности эрозионных процессов) чувствительны к глобальным климатическим изменениям.
Движение атмосферы в самых общих чертах определяется перепадом температуры между экватором и полюсами. Нагретый воздух поднимается над экватором и, охлаждаясь, теряет влагу, которая проливается дождями в зоне тропических дождевых лесов между 15° к северу и югу от экватора. Нисходящие течения охлажденного воздуха нагреваются и поглощают влагу между 20 и 30° северной и южной широты, где пролегают зоны пустынь. Поскольку насыщение воздуха водяным паром зависит от температуры, в более теплом климате атмосфера в целом содержит больше влаги, восходящие воздушные потоки медленнее охлаждаются, ячейки переноса тепла шире и барометрическая зональность не столь отчетлива. Дожди не успевают пролиться над экватором, и осадки распределяются в пределах более широкой зоны, границы которой контролируются главным образом экваториально-полярным температурным градиентом.
В то же время необходимо отметить, что в исторический период произошло несколько регрессий, во время которых уровень моря падал ниже современного. В водном бюджете Арала существенную роль играет южный влагоперенос, питающий реки, стекающие со склонов горных хребтов Средней Азии. Поэтому колебания Арала находятся в аитифазе по отношению к Каспию, питаемому северными реками.
Без учета такого рода естественной периодичности прогнозы опустынивания могут оказаться совершенно несостоятельными. Вместе с тем следует отметить обратное воздействие опустынивания на климат, которое выражается в увеличении альбедо и поступлении в атмосферу пыли, сульфатных аэрозолей и азота в результате ветровой эрозии .
4. Глобальное снижение биологического многообразия, глобальный характер социально-экологических проблем
Глобальное снижение биологического многообразия.
Подписанная в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро Международная конвенция о биологическом разнообразии может рассматриваться главным образом как выражение всеобщей озабоченности утратой того, что не может быть восстановлено-видов живых существ, каждый из которых занимает определенное место в структуре биосферы. Сможет ли объединенное человечество сохранить биологическое разнообразие? Это во многом зависит от понимания исторических процессов и ныне действующих факторов, под влиянием которых сложилось биологическое разнообразие, каким мы его знаем или, точнее сказать, знаем в небольшой степени.
Мы не знаем, сколько существует видов. Только в пологе тропического леса их может быть до 30 миллионов, хотя большинство исследователей принимает более консервативную цифру 5- 6 миллионов. Сохранить их можно лишь одним способом-оберегая от сплошных рубок и загрязнений тропический лес как экосистему. Иначе говоря, для сохранения видового разнообразия необходимо в первую очередь позаботиться о разнообразии более высокого уровня-экосистемном.
В 60-х годах заповедники подверглись двукратному сокращению в связи с экстенсивным развитием экономики. К тому же отведение огромных площадей под монокультуру крайне неблагоприятно сказалось на состоянии БР. В начале 80-х для выполнения «продовольственной программы» распахивали обочины дорог, межи и неудоби, лишая дикие виды последних убежищ в освоенных районах.
К сожалению, эти тенденции п
В то же время есть основание надеяться на улучшение ситуации (и, в частности, превращение бывших режимных территорий в заповедники) благодаря всеобщему признанию приоритетности сохранения БР. Ближайшая задача заключается в разработке и укреплении национальных программ. Отметим некоторые возникающие в этой связи принципиальные моменты. Инвентаризация и охрана биологического разнообразия. Выявление видовой структуры во многих случаях необходимо для организации охраны. Например, новозеландская гаттерия (туатара), единственный представитель древнейшей группы клювоголовых рептилий, охраняется с 1895 г., но лишь недавно выяснилось, что существует два вида гаттерии с подвидами, причем один из видов, S- guntheri и подвид другого, S-pLinctata reischeki оказались на грани вымирания, а десять из сорока популяций уже исчезли; перед традиционной систематикой в области сохранения БР еще непочатый край работы.
Вместе с тем довольно часто высказываемая мысль о том, что для сохранения необходимо прежде всего инвентаризировать все таксономическое разнообразие, носит несколько демагогический оттенок. Не может быть и речи о том, чтобы описать все многомиллионное разнообразие видов в обозримом будущем. Виды исчезают, так и не удостоившись внимания систематика. Охрана системы высшего уровня в известной мере обеспечивает сохранение ее компонентов, часть из которых мы не знаем или знаем в самых общих чертах (но по крайней мере не исключаем возможности узнать в будущем).
Глобальный характер социально-экологических проблем.
Основной закон жизни заключается в том, что любой организм стремится к продлению своего существования в потомстве, любая популяция - к устойчивому воспроизведению из поколения в поколение. Последнее возможно при поддержании определенной численности, снижение которой ставит популяцию под угрозу исчезновения или обеднения генофонда. Кроме того, в неустойчивых условиях необходим некоторый запас численности. В то же время популяционный рост - средство устойчивого существования, а не самоцель, как полагали ранние эволюционисты.
Потребление ресурсов биосферы человеком, прямое и косвенное (в виде загрязнения), уже достигло примерно 40% и продолжает увеличиваться. Необходимость регулирования этого процесса в глобальном масштабе представляется очевидной. Две основные составляющие, которые подлежат регулированию - это численность населения и эффективность использования ресурсов.
Извлекая из биосферы разнообразные ресурсы, человек возвращает в нее отходы, осуществляя техногенный круговорот веществ, сопоставимый по масштабу с биогенным, но далеко не всегда совпадающий с ним по направленности потоков вещества и энергии. Техногенный круговорот вносит в природные экосистемы чуждые им компоненты - загрязняет их, тем самым вступая в конфликт с биогенным круговоротом, частично подавляя его. Конфликтность техносферного и биосферного круговоротов служит источником экологической опасности,
Общая причина социально-экологических проблем заключается в разрыве между техническими возможностями человека и крайне примитивной стратегией выживания, в которой рост превалирует над устойчивостью, а количество населения над его качеством. В течение всей истории эта стратегия приводила к истощению ресурсов, обострению конкуренции и конфликтности на индивидуальном и групповом уровнях, которая, в свою очередь, стимулировала рост численности и эксплуатацию ресурсов как средство достижения перевеса над противником. Сейчас человечество, по-видимому, переживает переломный момент своего развития на пути к разумной жизни, и в ближайшее время можно ожидать радикального изменения стратегических установок
5. Рост населения, ресурсный кризис
Рост населения
Т. Р. Мальтус, говоря об опасности роста населения, ориентировался на ситуацию, возникшую в Англии в начале 19 в., когда развитие крупного промышленного производства породило армию лишних людей. Страна была наводнена нищими, и власти стояли перед дилеммой помочь им или поскорее отправить на кладбище. Мальтус, хотя и не без сожаления, склонялся к последнему как более реалистическому решению проблемы.
История долгое время опровергала Мальтуса, и все же нельзя не признать, что страны, стабилизировавшие свое население на приемлемом уровне, находятся в выигрышном положении по сравнению с теми, где продолжается экспоненциальный рост. В течение последних двух десятилетий рост населения в целом составлял около 2,4% в год с пиком в 1970 г. При этом в большинстве развитых стран он не превышал 0,5-1%, а в развивающихся достигал 4%. Максимальные цифры приходятся сейчас на Индийский субконтинент, западную Азию и некоторые африканские страны, где рост населения создает наиболее острые проблемы. Тем не менее и в более благополучных индустриально развитых странах угроза избыточного населения становится все более реальной. Так, США при населении более 250 млн. и росте около 1% в год может выйти на 400 млн. к 2050 г.-цифра, которая многими рассматривается как катастрофическая. Достижение оптимальной для этой страны численности 125-150 млн. предполагает негативный рост, для которого необходимо принятие социальной нормы не более двух детей в семье.
После 1970 г. население планеты выросло на 1,6 миллиона. При сохранении современных темпов роста за 90-е годы прибавится еще около 1 миллиарда людей. Демографы не ожидают стабилизации численности ранее 30-х годов 21 в., когда она достигнет 10-12 миллиардов. При этом следует ожидать трехкратного обострения всех негативных процессов, определившихся уже сегодня. Процессы, практически неизбежно сопровождающие рост населения, охватывают все сферы жизни. Выделим основные факторы и их следствия.
Рост потребления. Поскольку рост населения обычно сопровождается падением уровня жизни, он не пропорционален росту потребления. Однако потребление возрастает в абсолютных величинах в тех областях, которые мало связаны с уровнем жизни (например, потребление зерна). Соответственно возрастает нагрузка на природные ресурсы.
Рост городов. Поскольку сельскохозяйственное производство не предоставляет дополнительных рабочих мест, избыточное население сосредоточивается в городах. Рост городов за счет сельскохозяйственных угодий и размещение в их пределах городских отходов ускоряет этот процесс по принципу положительной обратной связи (типична в этом отношении Кения - страна с 4,1-процентным приростом населения в год. Поскольку увеличение площади сельскохозяйственных угодий уже практически невозможно, избыток населения устремляется в города, стремительно обрастающие многомиллионными трущобными зонами, которые не только загрязняют среду, но и постепенно надвигаются на пахотные земли и национальные парки).
Загрязнение среды. Общее загрязнение среды возрастает вследствие увеличения объема бытовых отходов, роста городов как наиболее мощных источников загрязнения, интенсификации сельскохозяйственного производства. Загрязнение вызывает рост заболеваемости и включает механизм отбора на устойчивость, ведущего к изменению генофонда. Борьба с загрязнением многократно увеличивает непроизводительные расходы.
Изменение образа жизни. Рост численности вызывает коренные изменения образа жизни народов, традиционный уклад которых исторически формировался в условиях низкой численности, например, малочисленных народов тропической и умеренной лесных зон или кочевых народов севера и семиаридной зоны. Леса не могут выдержать роста численности (причина «великого переселения народов» в 4-8 вв.), а для кочевий не остается места (как показал опыт искусственного укрупнения поселений чукчей и азиатских эскимосов в годы советской власти, как и рост постоянных поселений возле артезианских скважин в пустыне, подобные процессы ведут к быстрой деградации природной среды). Повсеместное врастание сельского населения в городскую жизнь также создает сложные экологические и социальные проблемы.
Падение уровня жизни. Основные факторы падения уровня жизни с ростом численности - многодетность и связанный с нею дефицит семейного бюджета, рост цен на землю, особенно в городах, соответствующее удорожание жилищного строительства, ресурсов, всех систем жизнеобеспечения, рост непроизводительных расходов.
Централизация. С ростом населения и укрупнением производства усиливается тенденция к централизации энергоснабжения. производственных мощностей и управленческих структур. Рост конфликтности, бытовой и политической агрессивности в связи с падением уровня жизни, скученностью и изменением структуры населения также усиливает необходимость в сильной власти. Укрепление государственной власти, разрастание бюрократического аппарата в порядке положительной обратной связи форсирует непроизводительные расходы и падение уровня жизни. Социально-психологические следствия централизации - обезличение власти, условность народного представительства во властных органах, вырождение демократии в охлократию или авторитарный режим, политический карьеризм и синдром «маленького человека», слишком беспомощного перед лицом всесильного государства для того, чтобы ощутить себя творческой личностью с автономной системой моральных ценностей. Эти процессы удовлетворительно объясняют истощение творческой энергии нации и упадок великих цивилизаций во все времена.
Изменение структуры населения. Наряду со сдвигом в пользу городского населения с ростом численности происходит:
- изменение соотношения возрастных групп: омоложение населения, сопровождаемое ростом безработицы среди молодежи, ростом преступности и общей социальной нестабильности;
- изменение соотношения полов в младших возрастных группах: первично - в силу статистического превышения рождаемости мальчиков, вторично-в порядке позитивной обратной связи как следствие диспропорции полов;
- изменение соотношения полов в старших возрастных группах: снижение продолжительности жизни мужчин по сравнению с женщинами, которые более устойчивы к экологическим и социальным стрессам; больше одиноких женщин среднего и пожилого возраста - социальный фактор, значение которого не следует недооценивать.
Скученность. С ростом населения скученность преследует человека с малых лет-в многодетной семье, в переполненных детских учреждениях - до самой смерти в многоместной больничной палате или богодельне, за которой следует переполненный морг, очередь в крематорий или борьба за месте на кладбище. Скученность форсирует загрязнение среды. Как и у животных, скученность вызывает гормональные нарушения, увеличивает конфликтность и агрессивность в семье, на производстве, на транспортных магистралях (прямая связь между числом дорожных пробок, повышением кровяного давления, нервными и гормональными нарушениями у водителей). Социально-психологические эффекты скученности-отчуждение, утрата социальной значимости личности, ценности жизни и, как разнонаправленные следствия, социальное безразличие и карьеризм (стремление обрести значимость любой ценой), саморазрушение (алкоголизм, наркомания, половые извращения, исключающие из репродуктивного процесса) и преступность.
Массовая культура. Исторически сложилось и сохранилось в течение столетий деление на элитарную культуру, предназначенную для состоятельного и образованного потребителя, и низовую культуру простонародья, от соприкосновения которых чаще всего и рождались новые культурные ценности (римский роман-приключение 1 в. или вагаитская поэзия 12 в. как наиболее известные примеры). Рост населения сопровождался ростом потребления во всех или многих сферах, включая культуру. Рост потребления культуры в свою очередь стимулировал развитие средств массовой информации и культурной индустрии, ориентированной на массовое производство и соответственно рассчитанное на массового потребителя, художественный вкус которого она сама и формирует. Порожденная скученностью, массовая культура лучше усваивается в условиях скученности. Диспропорционально растущие группировки - молодежь, гомосексуалисты, уголовники и т.д.- теперь достаточно многочисленны для устойчивого поддержания своих субкультур.
Ресурсный кризис.
Темпы роста мирового валового продукта до сих пор, вопреки Мальтусу, не отставали от населения, составляя в течение последнего десятилетия около 2,5% в год (около 20 триллионов долларов в 1990 г. по сравнению с 15,5 триллионов в 1980 г.). Однако уровень доходов сотен миллионов людей остается ниже прожиточного минимума и уже в ближайшем будущем можно ожидать сокращения прироста валового продукта в связи с возникающими (и тесно взаимосвязанными) экологическими и экономическими проблемами.
Земельные ресурсы.
В 1971-1986 гг. площадь земель под зерновыми увеличивалась на 0.51 °/о в год. За тот же период около 60 млн. га пашни было занято растущими городами. Прирост за счет малоплодородных земель практически бесперспективен. Сведение тропических лесов позволяет фермерам использовать освободившиеся земли в течение двух-трех лет, после чего их забрасывают из-за истощения почвы. Примерло в такие же сроки утрачивается продуктивность легко эродируемых земель, поэтому в США и других развитых странах их возвращают природе. В СССР расширение пашни за счет легко эродируемых земель завершилось утратой 10% сельскохозяйственных угодий после 1978 г. В мировом масштабе за последние два десятилетия потери составляют около 6 млн. га в год.
В то же время возможности интенсивного развития также, по-видимому, приближаются к своему пределу. Об этом свидетельствует общая тенденция к сокращению использования удобрении и пестицидов, наметившаяся в конце 70-х. Причина заключается не только в многократно возросшем загрязнении всех компонентов среды, утрате плодородия почв и ущербе здоровью людей. Эти последствия химизации сельского хозяйства частично преодолимы с помощью новых технологий. Однако новые технологии эффективны при комплексном внедрении высокопродуктивных сортов (пород) и специально предназначенных для них удобрений, пестицидов, агротехнических приемов (кормов, гормональных препаратов). Они удорожают сельскохозяйственное производство, обеспечивая монополию крупных производителей, вытесняющих традиционные фермы - «Зеленая революция» привела к разорению 20% семейных ферм, что означает отток сельского населения в города со всеми негативными последствиями (см. выше), утрату индивидуального разнообразия навыков и приемов ведения хозяйства и соответственно способности адаптироваться к изменениям природных и социальных условий. Кроме того, целые регионы, в которых новые технологии по тем или иным причинам не находят применения, оказываются неконкурентоспособными.
В целом рост производства зерна на душу населения за два последних десятилетия не превышал 1 % в год, т. е. примерно вдвое отставал от роста населения, создавая угрозу голодного будущего. Новые тенденции в развитии сельскохозяйственного производства заключаются в разработке «альтернативных технологий»-биологических методов повышения продуктивности почвы и борьбы с вредителями с учетом естественной цикличности природных процессов и традиционным севооборотом, а также «точных технологий»-информационных систем, обеспечивающих мониторинг и регуляцию всех параметров агросистемы. Сочетание «альтернативных» и «точных» технологий даст возможность уменьшить экологический ущерб без существенного сокращения производства.
Энергетические ресурсы.
Дестабилизация мировой экономики в результате скачкообразного повышения цен на нефть - трижды за последние 20 лет- предвещает энергетический кризис, который неизбежно наступит в первой половине следующего века, если структура энергетики не будет коренным образом перестроена.
В прошлом человек использовал, главным образом, возобновимые энергетические ресурсы биомассы, воды н ветра.. Лишь в 19 в. уголь стал играть ведущую роль в энергетике стран, ставших на путь промышленного развития, и лишь во второй половине 20 в. на эту роль выдвинулась нефть. Так совершился переход на невозобновимые ресурсы, дающие сейчас около 75 °/о всей потребляемой энергии.
Подобный путь, противоречащий логике эволюционных процессов, не мог не оказаться тупиковым. То обстоятельство, что более половины мировых запасов нефти сосредоточено в политически самом нестабильном регионе мира, лишь усугубляет кризисную ситуацию.
В США при сохранении уровня добычи 1989 г. разведанных запасов нефти хватит еще на 16 лет (запасов газа-на 60 лет). Однако с учетом ежегодного роста потребления нефти на 7% они будут исчерпаны через II лет (если половина потребления будет перекрыта за счет импорта, то через 16 лет). Примерно так же обстоит дело с европейскими и российскими запасами с тем отличием, что в последнем случае сроки зависят как от местного потребления, так и от экспорта. Ближневосточные запасы могут покрыть дефицит нефти в этих странах вплоть до 2030 г.
Месторождения нефти и газа приурочены, главным образом, к окраинным морям современных или существовавших в прошлом океанов. Большая часть разведанных запасов связана с окраинными морями мезозойского океана Тетис (месторождения Персидского залива, Прикаспийского региона, Мексиканского залива), открытия последних десятилетий-с периарктическим поясом, к которому относятся Западно-Сибирский бассейн, Северное море, бассейн северного склона Аляски и др. Здесь можно ожидать прироста запасов за счет дальнейших открытий примерно в 2,5 раза в ближайшие 10-15 лет. За тот же период население увеличится на 1 миллиард, общее потребление энергии-на 20-25%. Таким образом, прирост запасов нефти не сможет компенсировать роста потребления.
Компенсационное увеличение потребления угля приведет к дополнительному загрязнению среды, тогда как запасы природного газа недостаточны для замещения нефти в течение длительного времени и рассматриваются как «переходное» топливо. Атомная энергетика едва ли представляет жизнеспособную альтернативу из-за высокого риска для жизни и здоровья людей, связанного с неизбежными катастрофами и растущими радиоактивными отходами, к которым относятся и отработавшие свой срок АЭС. Чтобы АЭС сравнялись по вкладу с горючими ископаемыми, их число должно быть увеличено в четыре раза, что недопустимо с позиций риска . Понимание этого обстоятельства заставило большинство стран отказаться от строительства новых АЭС. Действующие реакторы большей частью выйдут из строя в течение ближайших 30 лет и едва ли будут заменены новыми.
Таким образом, реальную альтернативу горючим ископаемым составляют лишь возобновимые энергетические ресурсы тепла недр, солнечной радиации, ветра, морских приливов, рек, горячих источников и биомассы. Технологии использования солнечной энергии быстро развиваются. Фотоэлектрогенераторы уже находят широкое применение, а стоимость производимого ими киловатт-часа энергии сократилась в 50 раз по сравнению с 1973 г. Ожидается дальнейшее сокращение того же порядка к середине 90-х благодаря применению более эффективных полупроводников и других технологических новшеств. Термоэлектрические генераторы производят более дешевую энергию, но возможности их применения относительно ограничены. Тем не менее использование гелиоконцентраторов открывает перспективу получения большого количества энергии в аридных районах и ее экспорта в страны с умеренным климатом. В Дании и других странах европейского севера ветряные двигатели дают не менее 12% электроэнергии (как все АЭС бывшего СССР). В гидроэнергетике получают распространение бесплотинные ГЭС, не наносящие ущерба земельным и водным ресурсам.
Возможности использования тепла земных недр еще практически не раскрыты, хотя Калифорния, например, получает 7% энергии от гидротермальных источников. Ресурсы разогретых эндогенным теплом горных пород в двадцать раз превышают запасы горючих ископаемых. Технологии их использования еще не продвинулись дальше концептуальной стадии.
Несмотря на очевидные преимущества возобновимых энергетических ресурсов, перспективы их освоения до последнего времени оценивались не слишком высоко. Конкурентоспособность нефтяной и ядерной энергетики поддерживалась их тесной связью с военно-промышленным комплексом.
Изменение политической ситуации открыло возможность ускоренного развития децентрализованных автономных энергетических систем, использующих «нетрадиционные» энергоносители. С их распространением произойдут коренные изменения в экономике и образе жизни городского и сельского населения. Пока же инерция нефтяной экономики еще очень сильна. Реальная перестройка, вероятно, начнется с того момента, когда встречные процессы повышения цен на нефть и совершенствования технологий «нетрадиционной» энергетики уровняют стоимость киловатт-часа электроэнергии из того и другого источника.
6. Заключение
Охрана природы выглядит донкихотской попыткой остановить биологическую эволюцию и социальный прогресс, если рассматривать ее вне системы целей и смыслов жизни. Человек никогда не соглашался с тем, что жизнь бессмысленна (или существует для самой жизни, что то же самое).
Биосфера в целом как система высшего порядка развивается в направлении сокращения скорости производства энтропии, которую можно оценить по «отходам»-выводимой из круговорота массе органического вещества и, в историческом плане, по масштабу вымираний. Хотя в целом процент вымирания таксонов и их ранг снижается от одного великого кризиса к другому, объем «отходов» чрезвычайно велик. Обилие тупиковых линий развития свидетельствует о высокой частоте ошибок системы.
В сложных системах, как правило, есть механизм исправления ошибок - репарации повреждений. Так дефектные участки генетического кода вырезаются специальными ферментами. Биосфера до сих пор не имела подобных механизмов, но по логике развития они должны были рано ил; поздно появиться. Недавнее появление мыслящего означает потенциальную возможность сознательной биосферы. Однако реализация этой возможности осознания человеком своей эволюционной миссии.
До появления человека цель состояла в устойчивом воспроизводстве систем, состоящих из множества особей, индивидуальное существование которых не имело большого значения. Человеческий вид вышел на новый уровень продления индивидуального существования в культуре, сохранение которой обеспечивает потенциальное бессмертие личности. Однако эта форма бессмертия пока в полной мере еще не реализуется.
До сих пор человек оказывал разрушительное воздействие на биосферу, но как биологический вид он едва вышел из младенческой стадии своего развития. Еще недавно покорение природы и победа над врагами-другими людьми-считались высшими целями. Но уже сейчас мы смотрим на них как на болезни переходного возраста. Складывается новое мышление, в котором забота о биосфере - охрана природы - играет ведущую роль, приближая нас к осмысленному существованию.
Охрана природы, таким образом, не может рассматриваться как изолированная и самодостаточная область деятельности (знаний), а входит в качестве основного компонента в систему общечеловеческих приоритетов. Этим определяется системный подход к решению природоохранных проблем, устранению их мнимой конфликтности по отношению к основным целям развития и включению в общую систему ценностей.
Список литературы
1. Бутыко М. П. Природа, 1992, № 8.
2. Spencer R. W., Christy J. R. Science, 1990.
3. Национальный доклад Агентства по охране окружающей среды. Вашингтон, 1990 г.
4. Gherini S. A. et al. Water, Air and Soil Pollution, 1985.
5. Webster К. E. et al. Nature, 1990.
6. Turner R. M. Ecology, 1990.
7. Последствия роста населения (схема типа «модели эффектов»: Coughlan А. К., Armour С. L. Fish and Wildlife Serv. Publ. 1992.
8. Геодекян В. А. Зеленый крест, 1992.
9. State of the world. A Worldwatch Inst. Rept.. New York. London. 1991.
10. Lesser W. Nature, 1990.
11. Lenssen N. Slate of the World. New York-London, 1991.
12. Красилов В. А. В кн.: Меловой период.-М.: Наука, 1986.
13. Глазовский Н.Ф. Аральский кризис. М., Наука. 1990 г.
14. Экологический вестник России М., 1992 г.
15. Резникова Татьяна. Глобальные проблемы человечества в экологии.