Направления воздействий человечества на биоферу

В настоящее время воздействие человечества на биосферу происходит по следующим основным направлениям:

• а) изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т. п.);
• б) изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);
• в) изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;
• г) изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция).

Проиллюстрируем данные тезисы некоторыми примерами и цифрами.

1. Анализ изменения площади категорий земель, но континентам показывает следующее. В большинстве регионов мира площади лесов уменьшились. Одновременно с уменьшением площади леса под воздействием человеческой деятельности в мире протекает быстрый процесс деградации почв с уменьшением их плодородия. Причинами деградации почвы являются: перевыпас скота на пастбищах — 35%, обезлесивание — 30%, сельскохозяйственная деятельность — 28%, чрезмерная эксплуатация — 7%, индустриализация — 1%.

За период с 1945 по 1990 г. в мире произошла деградация почвы на площади 19,64 млн км², которая составляет 17% от площади растительного покрова Земли (без учета слабой деградации площадь составляет 12,15 млн км², или 10,5% от площади покрова Земли). По относительной площади деградированной почвы лидирует Центральная Америка и Европа: 24,8 и 23,1% соответственно. Годовой темп деградации почвы в целом по миру составляет около 0,4%.

По некоторым данным, ежегодно в пустыню превращается около 0,06 млн км² земель: примерно половина — пастбища, вторая половина — обрабатываемые угодья и небольшая часть — орошаемые земли. Темп опустынивания по разным оценкам колеблется от 0,2 до 0,5% в год^[1].

По данным Росреестра, водной эрозии в России подвержено 17,8% площади сельскохозяйственных угодий, ветровой — 8,4%, переувлажненные и заболоченные земли занимают 12,3%, засоленные и солонцеватые — 20,1% сельскохозяйственных угодий. Эрозия является одним из наиболее опасных видов деградации, вызывающих разрушение почв и утрату их плодородия. Опустынивание является в настоящее время одним из наиболее интенсивных и широко распространенных процессов на засушливых территориях юга страны. В результате опустынивания аридных территорий природные пастбища теряют свою продуктивность, почвы подвергаются эрозии и засолению, пески оголяются и приходят в движение. В России опустыниванием в разной степени охвачено 27 субъектов на площади более 100 млн га.

Трансформация территорий, вызванная в результате развития добывающих отраслей, связана с размещением природных ресурсов. Так, например, в Евразии и Северной Америке расположено 87% топливно-энергетического сырья. На материки южного полушария приходится 13% топливноэнергетического сырья. Основной объем твердого топлива размещен в развитых странах, а жидкого — в развивающихся. Запасы природного газа делятся между ними примерно поровну.

Существует зависимость между откачкой нефти из недр и активизацией мелких землетрясений. Например, во Франции па месторождении Лак; в Канаде на месторождении Гоблес; в США на месторождении Уилмингтон; в Украине на месторождении Долина; в 1971 г. произошло землетрясение в 7 баллов на Старогрозненском месторождении; в 1989 г. было зафиксировано землетрясение в Татарии (г. Менделеевск) силой 6 баллов.

На разрабатываемых месторождениях наблюдаются интенсивные оседания земной поверхности. В районах Хьюстона, Посадены, Бейтауна и Беллэра (штат Техас) откачка нефти, газа и воды вызвала в 1962 г. оседание площади почти в 180 тыс. га; максимальное оседание составляло 90 см год. В нефтегазоносном районе Лонг-Бич близ Лос-Анджелеса оседание поверхности за 30 лет эксплуатации достигло от 0,6 до 7,6 м. Предпринятая закачка воды замедлила опускание.

Преобразование территорий связано и с развитием гидроэнергетики. Например, в России при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн га земель. Потери земель только в Поволжье в результате строительства Волжского каскада оцениваются в 3,5—4,8 млн га. Для сравнения: площадь Словакии — 4,8 млн га; Эстонии — 4,2 млн га.

2. Химизация биосферы. В мировой химической номенклатуре значится более 10 млн индивидуальных веществ; ежегодно их количество возрастает на несколько тысяч. В заметных количествах производится и предлагается на рынке более 100 тыс. веществ, в массовых масштабах производится около 5 тыс. веществ. Суммарный объем мирового производства минеральных удобрений, серной, соляной и азотной кислот, аммиака, каустической и кальцинированной соды, пластмасс, синтетических смол и каучука, химических волокон и нитей достиг 500 млн т в год. Подавляющее большинство производимых и используемых веществ не оценены с точки зрения их токсичности и экологической опасности. Как уже говорилось выше, в среднем на одного жителя планеты приходится около 22 т всех антропогенных эмиссий в год. Следует отметить, что преобладающая масса техногенных отходов химически не активна (инертна) — в основном это отходы добывающих отраслей производства. Только часть всей массы отходов относят к загрязнителям, обладающим токсичностью. По различным оценкам, общая масса техногенных эмиссий, относимых к разным классам опасности, составляет примерно от 0,8 до 1,3 кг на каждого жителя Земли. По стабильным концентрациям на земле, в континентальных водоемах и приземных слоях воздуха массы токсичных загрязнителей распределяются в соотношении 3:2: I^[2].

К последствиям химизации биосферы следует отнести и такие явления, как:

• • парниковый эффект, вызванный антропогенным поступлением в атмосферу парниковых газов и прежде всего углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива;
• • сокращение озонового слоя, защищающего живые организмы от избыточного ультрафиолетового излучения, в результате поступления в атмосферу хлорфторуглеродов (фреонов) антропогенного происхождения;
• • образование и выпадение кислотных осадков (зачастую неточно называемых «кислотными дождями») в результате антропогенно обусловленного образования в атмосфере оксидов серы и азота, хлористого водорода и иных кислотообразующих соединений;
• • запыление и загазованность являются причинами появления различных видов смога (от англ, smoke — дым + fog — туман);
• • загрязнение пресноводных водоемов, вод морей и океанов. В настоящее время с морских буровых установок, стационарных платформ на шельфе и танкеров, перевозящих нефть, в море попадает более 1,6 млн т нефти в год^[3], всего же в Мировой океан сбрасывается от 2 до 10 млн т нефти ^{[4]. Одна тонна нефти, растекаясь по поверхности океана, может занимать площадь до 12 км[4]. Со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Нефтяная пленка в таких размерах очень опасна. Она нарушает газои влагообмен между атмосферой и гидросферой, угнетает развитие жизни, особенно планктона. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.}
• 3. Изменение энергетического баланса в биосфере. Приблизительно треть солнечной энергии, достигающей верхних слоев атмосферы Земли, непосредственно отражается обратно в космос. Остальные 2/3 поглощает земная поверхность и в меньшей степени атмосфера. Чтобы уравновесить поглощаемую поступающую энергию, Земля должна в среднем излучать обратно в космос то же количество энергии. Поскольку Земля гораздо холоднее Солнца, она излучает энергию в диапазоне длинных волн, преимущественно в инфракрасной области спектра. Большая часть этого теплового излучения, испускаемого сушей и океаном, отражается атмосферой, в том числе облаками, и вновь попадает на Землю. Это явление называют парниковым эффектом. Парниковый эффект на Земле нагревает ее поверхность. Без естественного парникового эффекта средняя температура на поверхности Земли была бы ниже точки замерзания воды. Таким образом, естественный парниковый эффект Земли делает жизнь такой, какой мы ее знаем, возможной. Вместе с тем деятельность человека, главным образом сжигание ископаемых видов топлива и сведение лесов, значительно усилила естественный парниковый эффект, вызвав глобальное потепление.

Два самых распространенных в атмосфере газа, азот (составляющий 78% сухой атмосферы) и кислород (21%), почти не вызывают парникового эффекта. Самый важный парниковый газ — водяной пар, а второй по значению — углекислый газ (С0₂). Метан, закись азота, некоторые другие газы, присутствующие в атмосфере в небольших количествах, также способствуют парниковому эффекту. Во влажных экваториальных регионах, где количество водяного пара в воздухе настолько велико, что парниковый эффект очень значителен, небольшое увеличение количества С0₂ или водяного пара оказывает лишь малое прямое воздействие на нисходящее инфракрасное излучение. В холодных, сухих полярных регионах, напротив, последствия небольшого увеличения количества С0₂ или водяного пара более значительны. То же касается холодных, сухих верхних слоев атмосферы, где небольшое увеличение содержания водяного пара сильнее влияет на парниковый эффект, чем вблизи поверхности Земли.

К концу XX в. стало очевидным, что увеличение выбросов в атмосферу парникового газа, такого как С0₂, усиливает парниковый эффект, приводит к потеплению климата Земли. Концентрации диоксида углерода увеличились в первую очередь за счет выбросов от сжигания ископаемого топлива. По сравнению с доиндустриальной эпохой, с 1750 г., концентрация С0₂ в атмосфере увеличились на 40%. Почти половина совокупных антропогенных выбросов С0₂ в период с 1750 по 2010 г. произошла в последние 40 лет. В 1970 г. совокупные выбросы С0₂ в результате сжигания ископаемого топлива, производства цемента и сжигания газа после 1750 г. составляли 420 ± 35 ГтС0₂; в 2010 г. эта совокупная общая величина утроилась до 1300 ±110 ГтС0₂. Совокупные выбросы С0₂, связанные с лесным хозяйством и другими видами землепользования, с 1750 г. увеличились с 490 ± 180 ГтС0₂ в 1970 г. до 680 ± 300 ГтС0₂ в 2010 г. Ежегодные антропогенные выбросы парниковых газов возросли на 10 ГтС0₂экв в период с 2000 по 2010 г., при этом это увеличение непосредственно связано с такими секторами, как энергоснабжение (47%), промышленность (30%), транспорт (11%) и здания (3%)*.

Еще быстрее растет концентрация метана, к 2000 г. рост составил 151 ± 25%. Тренд еще одного парникового газа — закиси азота — равен 17 ± 5%.

В результате этих изменений концентрация диоксида углерода, метана и оксидов азота в атмосфере выросли до уровней, являющихся беспрецедентными, по меньшей мере, за последние 800 тыс. лет. Следует отметить, что на поглощение океаном приходится около 30% антропогенных выбросов диоксида углерода, что приводит к подкислению океана.

Данные Всемирной метеорологической организации (ВМО) говорят о быстром росте среднегодовой температуры в последние десятилетия. За всю историю прямых инструментальных наблюдений никогда не было столь длительного и сильного потепления. Эти данные охватывают все континенты и океаны и признаются большинством ученых. Согласно данным МГЭИК, каждое из грех последних десятилетий характеризовалось более высокой температурой у поверхности Земли по сравнению с любым предыдущим десятилетием начиная с 1850 г. В Северном полушарии 1983— 2012 гг. были, вероятно, самым теплым 30-летним периодом за последние 1400 лет. За последние два десятилетия Гренландский и Антарктический ледниковые покровы теряли массу, ледники продолжали сокращаться практически во всем мире, площадь морского льда в Арктике и весеннего снежного покрова в Северном полушарии продолжала уменьшаться.^[6]

Темпы повышения уровня моря с середины XIX в. превысили средние темпы за предыдущие два тысячелетия. За период 1901—2010 гг. средний глобальный уровень моря повысился на 0,19 м. С 1993 г. уровень моря ежегодно повышался на 3,2 мм в год.

4. Современный глобальный экологический кризис определяется как кризис надежности экосистем. Надежность, а значит, способность экосистем к саморегуляции и самоочищению, зависит от видового разнообразия живых организмов. Биологическая разнокачественность живых организмов является фундаментальным условием устойчивого существования жизни на нашей планете. Живые организмы обеспечивают средорегулирующие функции экосистем всех иерархических уровней, средообразующую функцию биосферы, являются важнейшим ресурсом экономики, имеют для человечества эстетическое значение. Сохранение биоразнообразия для будущих поколений имеет глубокий нравственный смысл.

Факторы, приводящие к истреблению живых организмов в больших количествах, можно разделить на пять групп:

• 1) разрушение местообитаний в результате отчуждения земель человеком;
• 2) загрязнение окружающей среды;
• 3) чрезмерная эксплуатация определенных биологических видов;
• 4) интродукция новых, для данной экосистемы, биологических видов;
• 5) сочетание факторов и деградация среды.

Положение дел усугубляется тем, что согласно закону экологической корреляции виды живых организмов в экосистеме никогда не исчезают изолированно, но всегда взаимосвязанной группой. Структура биогеоценоза в зоне сильного техногенного воздействия, например, для предприятия цветной металлургии, загрязняющего атмосферу, упрощается, в первую очередь, за счет выпадения или резкого сокращения числа животных и становится двучленной: продуценты — редуценты. Подобная связь между загрязнением и биоразнообразием установлена и для водных экосистем.

Для тех, кто хочет знать больше

Наибольшее влияние на состояние биоты и биоразнообразия оказывают следующие отрасли экономики:

• — фармацевтические компании (например, в США эти компании производят лекарства на сумму 79 млрд долл., примерно 40% всех лекарств, выписанных медиками, содержат природные компоненты или основанные на них медикаментозные препараты) и компании, производящие косметические препараты;
• — сельскохозяйственные и лесохозяйственные компании, непосредственно занимающиеся генетическими и видовыми изменениями для получения продуктов питания, занимающиеся добычей и эксплуатацией условно возобновимых природных ресурсов и своей деятельностью нарушающие экосистемы (крупнейший в мире производитель генетически измененных культур кукурузы и сои — США — до сих пор не подписали Конвенцию по биоразнообразию: американские компании выпускают около 80% мировой продукции биоинженерии);
• — компании, производящие удобрения, сельскохозяйственные и бытовые ядохимикаты (эта продукция имеет много побочных эффектов и воздействия на виды животных и растения);
• — транспортные, строительные, энергетические, промышленные компании, чья деятельность связана с изъятием природных территорий, загрязнением природной среды — флоры и фауны — выбросами, сбросами, отходами.

Наиболее критичная ситуация складывается с уничтожением влажных тропических лесов, распространенных в экваториальных широтах: на территориях Южной Америки, Африки, Австралии, Малайского архипелага, Индии. Влажные тропические леса характеризуются наибольшим на Земле богатством флоры (более 4/5 всех видов растений), по количеству животных тропические дождевые леса значительно превосходят все остальные леса. Тропические дождевые леса являются источником древесины, пищевых, генетических, медицинских материалов; они играют важную роль в регуляции регионального климата, круговороте кислорода и углерода. Вырубаются тропические леса по многим причинам:

• 1) более 1/3 всего вырубаемого леса идет на топливо;
• 2) ради экспорта древесины: спрос на древесину тропических стран возрос с середины прошлого века в 15 раз;
• 3) иод сельскохозяйственные угодья: пашни и пастбища.

В странах, где произрастают тропические леса, наблюдается самый большой ежегодный прирост населения. Рубки, нацеленные на получение древесины, в тропиках чаще всего ведутся выборочно, потому что леса состоят из множества пород деревьев, среди которых лишь некоторые являются ценными. При таких рубках лес, конечно, не исчезает. Однако большая часть рубок предназначена для освобождения земель под сельскохозяйственные угодья. Восстановление же влажных тропических лесов в их прежнем виде невозможно за несколько десятилетий (как в умеренном климате), а может занять сотни лет, что связано с условиями почвообразования: условия для разложения отмерших частей растений (в первую очередь соотношение температуры и влажности) столь благоприятны, что гумус не успевает формироваться, а тропические дожди вымывают из почвы нитраты, фосфаты, калий и другие питательные вещества и элементы. В результате мощность почвенного покрова в среднем составляет 5—10 см и у большинства деревьев корни располагаются вблизи поверхности, поскольку на глубине недостаточно питательных веществ, а питательные вещества сразу же возвращаются в тела тропических деревьев. Деревья же первого яруса на месте вырубки в таких условиях вырасти не могут, на месте тропических лесов возникают или вторичные саванны, или заросли кустарников. Уничтожение лесов приводит к эрозии почвы, сокращению видов флоры и фауны, влияет на изменение климата. Потеряв тропические леса, человечество навсегда расстанется с ценнейшим генофондом растений и животных, поскольку большая часть видов, обитающих в тропиках по сей день, не идентифицирована, оценить масштаб потерь не представляется возможным.

В обобщенном виде изменения среды биосферы в 1972—2000 гг. и ожидаемые тенденции до 2030 г. представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Изменения среды биосферы в 1972—2000 гг. и ожидаемые тенденции

до 2030 г. (по К. С. Лосеву)¹

Окончание табл. 1.1

• [1] Федотов А. П. Глобалистика: Начала науки о современном мире: курс лекций. М. :Аспект Пресс, 2002. С. 50—51.
• [2] Акимова Т. А., Хаскии В. В. Экология-Экономика-Биота-Среда.
• [3] 2 Тетельмин В. В., Язев В. А. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе: учеб, пособие. Долгопрудный: Интеллект, 2013.
• [4] Подавалов 10. А. Экология нефтегазового производства. М.: Инфра-Ииженерия, 2010.
• [5] Подавалов 10. А. Экология нефтегазового производства. М.: Инфра-Ииженерия, 2010.
• [6] МГЭИК, 2014 г.: Резюме для политиков. Содержится в публикации «Изменение климата, 2014 г.: Смягчение воздействий на изменение климата. Вклад Рабочей группы IIIв Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата» [О. Эденхофср, Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, И. Баум, Ш. Брюннер, П. Айкемейер, Б. Криеманн, Ю. Саволайнен, Ш. Шлемер, К. фон Штехоф, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (редакторы)]. Кембридж юниверсити пресс, Кембридж, Соединенное Королевство, и Нью-Йорк, США.