Стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до предела обостряются противоречия между экономикой и экологией, а возможности сохранения потенциального гомеостаза, т. е. способности саморегуляции экосистем в условиях антропогенного воздействия, серьезно подорваны, получила название экологического кризиса (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский, 2003 г.).
Для решения проблемы экологического кризиса необходимо учитывать различные экологические проблемы:
1 ) в литосфере (увеличение площади антропогенных пустынь, опустынивание земель, водную и ветровую эрозию почв, загрязнение почвы токсическими веществами, низкое плодородие земель, заболачивание и засоление, подтопление, оползни, изменения экосистем при освоении недр и др.);
2) в гидросфере (загрязнение пресноводных и морских природных экосистем, эвтрофикация водоемов под влиянием хозяйственной деятельности человека, истощение запасов пресных грунтовых вод, обмеление и исчезновение малых рек, увеличение объемов сточных вод, негативные последствия при создании водохранилищ и плотин и др.);
3) в атмосфере (интенсивное загрязнение атмосферного воздуха, отрицательное влияние поллютантов атмосферы на организм человека, животных, растений и экосистем в целом; потепление климата планеты в будущем, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смоги);
4) в биотических сообществах (деградацию лесов, обеднение генофонда биосферы, уменьшение биологического разнообразия планеты, пожары и выжигание растительности, широкую вырубку лесов, сокращение численности и вымирание многих видов растений и животных и др.);
5) в среде обитания (увеличение объемов бытовых и производственных отходов, негативное влияние на живые организмы химических, физических и биологических воздействий, экоцид, рост технологических аварий и катастроф и др.).
8. Участие России в международном экологическом сотрудничестве
Россия взяла на себя договорные обязательства бывшего СССР по предотвращению экологической катастрофы и сохранению биосферы.
Основными направлениями международного сотрудничества России по охране окружающей среды являются:
1) государственные инициативы;
2) международные организации;
3) международные соглашения и конвенции;
4) двустороннее сотрудничество.
Рассмотрим вышеперечисленные направления более подробно.
Россия часто проявляла государственные инициативы по охране окружающей среды, так, только за последние годы она выдвинула ряд конструктивных предложений по международному сотрудничеству в целях экологической безопасности, (например, по защите морской среды Балтики и др.).
Во многих странах мира действуют международные организации по охране природы. Основные органы руководства находятся в ООН. В решении глобальных природоохранных проблем активно участвует Международный союз охраны природы, который в 1990 г. был переименован во Всемирный союз охраны природы. В настоящее время данный союз занимается разработкой проблем биоразнообразия, именно по его инициативе выпущена международная Красная книга редких и исчезающих видов животных и растений. Россия сотрудничает и с другими организациями ООН, такими как ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам науки, образования и культуры), ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), ФАО (организация продовольствия и сельского хозяйства) и др.
Наша страна продолжает развивать экологическое сотрудничество с помощью международных договоров и соглашений.
Более 50 международных документов, подписанных и принятых к исполнению Россией и бывшим СССР, осуществляют регуляцию современного российского экологического сотрудничества с другими государствами.
Россия продолжает сотрудничество в рамках Конвенции ООН по морскому праву и по другим договорам об охране Мирового океана. Летом 1992 г. Российская Федерация стала членом Конвенции о биоразнообразии. Наша страна также заключила в феврале 1992 г. межправительственное соглашение о взаимодействии в области экологии и охраны окружающей природной среды с десятью странами СНГ.
Межправительственные соглашения являются основой для развития двустороннего сотрудничества со всеми пограничными странами (странами СНГ, США, Францией, Китаем и др.).
Для выхода из экологического кризиса необходимо дальнейшее развитие международного сотрудничества как на двусторонней, так и на многосторонней основе, включая организации системы ООН.
9. Антропогенные нагрузки и их измерение
Для изучения антропогенного воздействия на окружающую природную среду необходимы количественная оценка этого воздействия и выявление закономерностей пространственного распределения.
Антропогенная нагрузка – количественная мера антропогенного воздействия на природные экосистемы в виде привнесения, изъятия или перемещения вещества и энергии. Выделяют целенаправленную нагрузку (для поддержания функционирования ландшафта в определенном режиме, например, распашка, внесение удобрений и др.) и побочную нагрузку (в виде различных загрязнений природной среды, разрушения структуры природных комплексов и др.).
Для определения величины нагрузки используют следующие показатели: ресурсоемкость, землеемкость, отходность производства.
По А. Г. Емельянову (2004 г.), ресурсоемкость – показатель, отражающий размеры изымаемого из природы вещества (минерального, органического, воды, воздуха) и энергии.
Землеемкость рассматривают как показатель, определяющий размеры территории, нарушаемой или используемой человеком при том или ином виде деятельности; как пространственную основу развития производства и расселения людей, что условно можно определить как "местоемкость"; как источник возобновимых биологических ресурсов (единственный компонент природы, обладающий плодородием), что связано с превращением естественных территорий в угодья сельского, лесного и промыслового хозяйства.
Отходность – показатель, отражающий размеры поступающих в природу отходов производства и потребления в виде веществ (твердых, жидких и газообразных) и энергии.
Количественным выражением данных показателей могут служить коэффициенты использования ресурсов территории ( К ир) и ее земель (Киз), а также коэффициент привнесения вещества и энергии (Кпв). Они определяются следующими соотношениями:
Большое значение имеет определение нормы нагрузки на ландшафты и экосистемы. Предельно допустимой нагрузкой (критической)считается такая нагрузка, выше которой разрушаются структура и функции природных экосистем.
Характер антропогенных воздействий и величины нагрузок на экосистемы и ландшафты зависят от видов природопользования: сельскохозяйственного, лесохозяйственного, промышленного и др.
Мощным фактором воздействия на природную среду являются горнодобывающая промышленность, различные отрасли перерабатывающей промышленности и энергетика. Так, в России промышленность потребляет около 30 % забираемой из водоисточников воды, сбрасывает 50 % объема сточных вод и выбрасывает в атмосферу 60 % всех загрязняющих веществ.
10. Системы природопользования и их классификация
Системы природопользования – исторически сложившиеся формы взаимодействия человека с природной средой, обусловленные особенностями этой среды и социально-экономической структурой общества. Они формируются под влиянием комплекса факторов: природно-ресурсного потенциала территории, географических, социально-экономических, культурных и исторических условий регионов. Сочетания этих факторов обусловливают большое разнообразие систем природопользования по направлению их специализации, организации производства, величине антропогенной нагрузки на природные комплексы, размерам и экологическому состоянию территорий. В связи с этим предложен ряд классификаций систем природопользования, которые созданы с учетом:
1) господствующей отрасли хозяйственной деятельности;
2) особенностей территориальной структуры систем природопользования;
3) иерархического уровня территориальной структуры;
4) степени адаптивности или деструктивности систем природопользования по отношению к естественной среде (Г. Г. Рунова и др., 1993 г.).
По особенностям территориальной структуры, обусловленной характером связи хозяйственной деятельности с природой, можно выделить следующие основные группы систем природопользования (по А. Г. Емельянову, 2004 г.):
1) фоновые системы, территориально широко использующие природу как продуктивные угодья (сельскохозяйственные, мелиоративные, рекреационные и др.), тесно связанные с зональными свойствами природной среды и нуждающиеся в сохранении и развитии необходимых им воспроизводящих свойств естественных ландшафтов;
2) крупноочаговые системы, образующие ареальные, узловые или групповые типы отраслей природопользования, добывающих, использующих и перерабатывающих природный материал (горная добыча, металлургия, энергетика и др.). В тех ландшафтах, где они размещаются, кроме запасов добываемого сырья, важное значение имеют рельеф и грунты, т. е. ландшафт для них – это место функционирования крупных инженерных сооружений и размещения массовых отходов производства;
3) очаговые системы природопользования. Связаны с размещением населенных пунктов и используют переработанный материал природы для производства так называемой конечной продукции. При этом, как правило, предъявляются менее жесткие требования к природе как к месту размещения производства, но возникают проблемы с переработкой отходов;
4) дисперсные системы – системы, для которых определенное сочетание природных свойств ландшафта – главное условие их размещения в данном месте, включают некоторые виды рекреации, заповедное дело, научные исследования природных объектов, особо тонкие и точные производства в ряде промышленных областей.
11. Водные ресурсы планеты
Гидросфера – одна из оболочек Земли, включающая огромный Мировой океан, проточные и стоячие водоемы, грунтовые воды. Круговорот воды находится в постоянном движении и объединяет все составляющие гидросферы, образуя замкнутую систему "океан – атмосфера – суша". Из общей поверхности планеты вода занимает около 71 %.
Объем воды Мирового океана составляет 1338 млн км3, что составляет 96,5 % всей воды на Земле. Среди остальных источников воды первое место занимают льды Арктики и Антарктики, составляющие 24 млн км3.
Количество воды в реках постоянно меняется и колеблется в зависимости от времени года. По гидрологическим подсчетам русла рек Земли при среднем уровне воды содержат примерно 2120 км3. За год реки выносят в океан более 45 тыс. км3 воды. По континентам водные ресурсы рек распределены неравномерно: в Европе и Азии находится только 39 % мировых речных запасов. Значение рек в истории человеческого общества велико: они служат путями сообщения, являются источником механической энергии, водоснабжения, используются для создания оросительных систем и др.
В озерных водоемах сосредоточено 176,4 тыс. км3 воды.
Атмосфера содержит 12 900 км3 воды в виде водяного пара.
Пресные воды планеты занимают 28 млн км3, из которых только 4,2 млн км3 доступны для хозяйственного использования, что составляет 0,3 % объема гидросферы.
Грунтовые воды составляют 14 % запасов пресных вод и их объем равен примерно 23,4 млн км3. Подземная вода образует водоносные горизонты, пласты и гидрогеологические бассейны. Такая вода чище речной и озерной, так как естественно защищена от проникновения загрязняющих веществ.
Объем ежегодно возобновляемых водных ресурсов может быть приравнен к суммарному годовому стоку рек в океан и составляет 45 тыс. км3 воды в год. Данным количеством воды человечество располагает для удовлетворения своих разнообразных нужд в воде. Речные воды наиболее пригодны для использования человеком, так как они легко доступны и могут ежегодно возобновляться.
Как известно, вода также входит в состав клеток и тканей любого животного и растительного организма, и ее приблизительный объем составляет 1120 км3.
Однако более 98 % всех водных ресурсов составляют воды с повышенной минерализацией, малопригодные для хозяйственной деятельности.
Мировой океан мог бы стать практически неистощимым источником пресной воды, но для этого необходимо разрабатывать эффективные и надежные методы опреснения. Поэтому проблема рационального, комплексного использования пресных водных ресурсов и их охрана являются одной из важнейших научно-технических задач.
12. Природные и антропогенные ландшафты
Ландшафт – природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (верхние горизонты литосферы, рельеф, климат, воды, почвы, биота) находятся в сложном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития единую систему (В. И. Коровкин, 2003 г.).
По происхождению выделяют два основных типа ландшафтов: природные и антропогенные.
Природные ландшафты образуются только под действием природных факторов. Выделяют следующие природные ландшафты:
1) геохимические – участки, выделенные на основе единства состава и количества химических элементов, соединений. Временной промежуток их накопления в ландшафте или скорость его самоочищения служат показателями устойчивости ландшафта к антропогенному воздействию;
2) элементарные – участки, сложенные определенными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в одинаковых условиях залегания подземных вод, с одинаковыми растительными сообществами и одними типами почв;
3) охраняемые – участки, на которых запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности человека.
По мнению многих современных ученых, сейчас преобладают в основном антропогенные ландшафты.
Антропогенные ландшафты – бывшие природные ландшафты, измененные хозяйственной деятельностью человека. В антропогенных ландшафтах выделяют:
1) агрокультурные, или сельскохозяйственные – большая часть растительности этих ландшафтов заменена посевами и посадками садовых и сельскохозяйственных культур;
2) техногенные – структура их изменена техногенной деятельностью человека, в результате использования технических средств (например, вырубка лесов, загрязнение почв промышленными отходами и выбросами и др.); к техногенным ландшафтам относится также индустриальный, который образуется под влиянием крупных промышленных комплексов;
3) городские – ландшафты современных городов, в которых элементы, внесенные в результате антропогенной деятельности преобладают над естественными (природными). Городские ландшафты часто называют урбанизированными ландшафтами, подчеркивая крайние формы их преобразований и признаки искусственности.
В городах преобладают камень, асфальт, бетон, уменьшается число природных элементов (деревьев, кустарников и пр.), и вследствие этого происходит ухудшение состава воздуха и здоровья людей. Поэтому при проектировании городов необходимо связать в единое целое рельеф местности, водные поверхности, скалистые территории, важно сохранить как можно больше природных участков, положительно влияющих на здоровье человека. Следует отметить, что архитектурно-ландшафтная оценка территории не должна ограничиваться лишь озеленением и обводнением, необходимо формировать ландшафт города в целом.
13. Биосфера. Структура и границы биосферы
Биосфера (от гр. bios - "жизнь", spharia – "шар") – оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы и гидросферу. Понятие "биосфера" в науке появилось во второй половине XIX в. и в буквальном смысле означало учение о существовании живых организмов на Земле. Становление учения о биосфере связано с именами таких выдающихся естествоиспытателей, как Ж. Ламарк, А. Гумбольдт, В. В. Докучаев, К. А. Тимирязев, Н. И. Вавилов, В. Н. Сукачев, А. П. Виноградов и др.
Термин "биосфера" для обозначения области земной поверхности, населенной жизнью был впервые введен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г.
Основоположником современных представлений о биосфере является советский академик В. И. Вернадский (1863–1945).
Биосфера – самая крупная (глобальная) экосистема Земли.
Границы биосферы охватывают полностью гидросферу (водную оболочку Земли) до глубины 12 км и нижний слой атмосферы высотой до 15 км. Нижняя граница биосферы в литосфере проходит, как считают, на глубине до 5 км. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. По новейшим данным "поле существования жизни", ограничено в вертикальном пределе высотой около 6 км над уровнем моря, где сохраняются положительные температуры в атмосфере и могут жить хлорофиллоносные растения-продуценты (6,2 км в Гималаях).
Выше (в эоловой зоне), обитают лишь пауки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, заносимыми ветром.
Выше эоловой зоны живые организмы могут попасть только случайно (микроорганизмы могут сохранять жизнь в виде спор). Нижний предел существования активной жизни традиционно ограничивают дном океана и изотермой 100 °C в литосфере, расположенными соответственно на отметках около 11 км и, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове – около 6 км (фактически жизнь распространена в литосфере до глубины 3–4 км).
Максимальная толщина биосферы составляет 33–35 км, так как ее границы на материках не опускаются ниже 11 км и не поднимаются выше наибольших плотностей озонового экрана (22–24 км).
Теоретически пределы биосферы намного шире и определяются критическими температурами, при которых вода переходит в пар (при любом давлении) и происходит денатурация белков, а при данных условиях жизнь невозможна. Для биосферы важно:
1) присутствие живого вещества;
2) наличие значительного количества жидкой воды;
3) восприятие мощного потока энергии солнечных лучей;
4) присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.