Устойчивость и человеческое влияние
Теория устойчивости экосистемы построена на том, что на систему происходит внешнее воздействие, она подвергается влиянию со стороны. Биосфера – это экосистема всей Земли. В нее входят все живые организмы, существующие на нашей планете. В том числе и человек. Значит, влияние человека или антропогенные воздействия на биосферу не является сторонним. Оно идет изнутри.
Искусственные экосистемы и природные, воздействие на которые со стороны человека было значительным, без его же вмешательства и поддержки не могут.
Что же получается? Устойчивость экосистемы не только нарушается изнутри, но и полностью зависима от этого внутреннего фактора. То есть система утрачивает функцию саморегулирования, перестает самостоятельно восстанавливаться, теряет динамическое равновесие. И это неединичные случаи. Уровень воздействия достиг глобального, планетарного масштаба. Степень его такова, что уже можно ставить вопрос об устойчивости биосферы.
Получается, что антропогенное влияние блокирует естественные механизмы устойчивости биосферы. Уже не срабатывает видовое многообразие, трофические цепи, не действует принцип: «чем сложнее система, тем она устойчивее».
В связи с активной ролью человека, сейчас обеспечивают устойчивость биосферы какие механизмы? Есть ли они?
Если рассмотреть конкретные примеры, где человек проявил свой «энтузиазм», то мы видим, что нигде природа не смогла противодействовать и восстановиться. Ее свойства сопротивляемости и упругости не сработали. Она оказалась не готова.
А человек? Разве к нему можно предъявлять какие-либо претензии? Он в пищевой цепи всего лишь потребитель. По своим функциям он должен питаться и производить отходы. Разве он не справляется с этой функцией? Уже истреблено почти 70% лесов. Из 1400 млн. га продуктивных земель нарушено эрозией около половины. Человеческая деятельность распространилась на 2/3 планеты. Исчезло 400 видов растений, 23 вида рыбы, 113 птицы, 83 млекопитающих и так далее. А видов, находящихся под угрозой исчезновения, еще больше.
Теория профессора В.И. Вернадского о ноосфере или влиянии человека на окружающую среду, предполагала, что эффект от этого будет положительный. Но сталось не так, как хотелось. И результат получился непросто отрицательный, он угрожающий и неуклонно ведет к гибели всего живого.
Биосфера состоит из трех «слоев» – атмосферы, гидросферы и литосферы. Каково антропогенное влияние на них?
Воздух
Атмосфера – среда обитания большинства живых организмов. Она неоднородна, особенно это проявляется по мере удаления от поверхности земли. По высоте ее разделяют на пять слоев: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Слои различаются по физическим свойствам, составу химических элементов, температуре, влажности, плотности и так далее.
Одна из функций атмосферы – перераспределения тепла. Это очень значимая функция, так как внутренней энергии Земли для поддержания жизни недостаточно, и энергия, поступающая от Солнца, является практически основным ее источником. Проходя слои атмосферы, энергия частично в ней задерживается, остальная достигает почвы и воды, которыми часть ее поглощается, а другая – отражается. «Отраженная» энергия задерживается атмосферой, что предотвращает резкие температурные перепады.
Атмосфера регулирует распределение влаги. Испарения воды, поступают в нее, переносятся и выпадают в виде осадков обратно.
Биосфера имеет способность к очищению атмосферы. Это происходит при попадании воздуха на поверхность листьев деревьев, при выпадении осадков, в результате других физико-химических и химических процессов. Но это все работало до тех пор, пока в воздух не стали попадать вещества в таких количествах, что природные процессы не успевали их перерабатывать. Кроме этого, в атмосферу стали поступать вещества, ранее там не встречавшиеся, и потому природа не имела «опыта» их нейтрализации.
У этого явления есть два источника, но основным является производственная деятельность человека. В результате нее в атмосферу попадают загрязнители. Они есть материальные – пыль, шлаки, золы, газы. И физические – тепловая энергия, шум, вибрация, радиация и так далее. Материальные еще подразделяются на механические, химические и биологические. В результате происходит вымывание из атмосферы кислот, уменьшение содержания озона, накопление газов, смог и многое другое. Достигнув определенного уровня, эти последствия сами становятся причинами более глобальных явлений. Например, изменения климата, которое связывают с повышением температуры на планете на 2 – 30С в пятьдесят лет, с «парниковым эффектом» и образованием «озоновых дыр». «Парниковый эффект» – это задержка тепла атмосферой сверхнеобходимой нормы. Основным загрязнителем, ответственным за это является метан. Газ, получающийся в результате деятельности бактерий, утечки при добыче угля и нефти, возделывании риса, разведении скота, сжигании биомассы. Сегодня его количество такое же, как и углекислого газа. К переработке таких объемов природа не готова. «Озоновые дыры» – это уменьшение количества озона в стратосфере, который защищает поверхность Земли от разрушительного ультрафиолетового излучения. Количество озона в атмосфере незначительно и любое его уменьшение, без последующего восстановления, фатально.
Вода
Океаны, моря, реки, озера, ледники, вода в атмосфере и живых организмах – это водная оболочка Земли или гидросфера. Воды Мирового океана составляет около 1370 млн. км3, подземные – 60 млн. км3, льды – 24 млн. км3, в атмосфере 0,014 млн. км3 и в живых организмах – 0,05 тысяч км3. 2% всего этого объема – пресная вода. Максимальная глубина в Марианской впадине Тихого океана – 11022 метра. Максимальная толщина ледяного покрова – 4 км. Вода есть в атмосфере до высоты 18 км.
Без воды нет жизни и она самый важный минерал на Земле. В массе человека ее от 60 до 80%, в моркови – 90%, в огурцах – 95%.
Вода может быть в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном. Время ее полного обновления различно. У рек она примерно 30 лет, у подземных вод до 5000. В круговороте воды три потока: осадки, испарения и перенос влаги. Ежегодно с поверхности Мирового океана испаряется около 500 тысяч км3 и возвращается в виде осадков до 450 тысяч км3.
Потребность человечества в воде составляет 18700 км3. С началом активной хозяйственной деятельности, ее объемы в водохранилищах, расположенных на суше, уменьшаются, а в Мировом океане увеличивается. Его уровень повышается ежегодно на 1,2 мм.
На промышленные, хозяйственные и бытовые нужды люди стали все больше брать воды. Обратно вода возвращается в виде: осадков, загрязненных веществами из воздуха; стоков, промывших улицы и свалки населенных пунктов, пашни и другие сельскохозяйственные земли, наполненные минеральными удобрениями и отравляющими веществами; сточными водами канализационных систем и промышленных предприятий; охлаждающими водами предприятий энергетики и так далее. Эти «воды» содержат вещества и химические соединения, ранее не встречающиеся в природе, – ксенобиотики. Измененным может быть и их химический состав.
Загрязнения бывают: минеральное, органическое, биологическое, тепловое, радиоактивное и твердые отходы. Основными вида загрязнителей являются: тяжелые металлы, хлорорганические соединения, нефть и ее производные.
Самоочищение воды – сложный комплексный процесс, зависящий от гидробиологических и гидрохимических условий. Это: температура воды, минеральный состав ее примесей, кислотность, концентрация вредных примесей, а также содержание в ней кислорода. Органические вещества, попадающие в водоемы, перерабатываются. В результате образуется углекислый газ и вода. и водоем очищается. Но если количество загрязняющих веществ значительно превосходит возможности разрушителей, то появляется недостаток кислорода, переработка прекращается и начинается разложение. Водоем погибает. То же происходит, когда в него попадают ксенобиотики, потому что их не может переработать ни один компонент экосистемы.
Почва
Твердая оболочка Земли – литосфера. Она различна по строению и составу на материках и в океане. Земная кора на суше достигает 75 км, на дне океана – 11 км. Площадь суши Земли составляет 133,4 млн. км2.
Жизнь в литосфере начинается с температуры 1000С. По разным данным это на глубине около 8,5 км. Но более активная жизнедеятельность располагается несколько выше на глубине до 3 км. и при температуре о 800С.
Основную роль для животного и растительного мира играет верхний слой литосферы – почва. Она появилась в результате многообразных физико-химических и биологических процессов. За сто лет образуется до 2,5 см. почвенного покрова. Он содержит в себе важнейшие элементы – азот, фосфор, калий, серу, кальций и углерод. Через него происходит распределение энергии, необходимой растениям для фотосинтеза.
Основным видом разрушения почвы является эрозия. Она происходит как по естественным причинам, так и под влияние деятельности человека. Под природными влияниями почва разрушается также долго, как и формируется. При участии человека этот процесс может проходить очень быстро.
Существует два вида эрозии – водная и ветровая.
Причинами эрозии может быть вырубка лесов, осушение болот, добыча полезных ископаемых, строительные и дорожные работы, но одним из основных, в настоящее время, является неправильные способы ведения сельскохозяйственного производства. Последствия такой деятельности – сокращения плодородия и количества земель, пригодных для пастбищ, сенокосов и других сельскохозяйственных нужд.
Природный процесс очищения происходит благодаря микроорганизмам, червям, личинкам и другим существам, живущим в почвенном покрове Земли. В 1 см3 может быть до 1 млн. микроорганизмов. И, тем не менее, их «мощность» не безгранична. Человек «снабжает» почву кислотами, ртутью, свинцом, цинком, кадмием, марганцем, другими тяжелыми металлами и бытовыми отходами. Некоторые вещества вообще не могут быть переработаны живыми организмами.
Известные до настоящего времени природные механизмы устойчивости биосферы оказались недостаточными для преодоления последствий антропогенного влияния. Их необходимо дополнить новыми. И создать их должен «виновник» – человек. Пока все сводится к исследованиям, запретам, практически недействующим, и научно-техническим новшествам, внедрение которых не носит массового характера. Естественный механизм устойчивости продолжает работать без помощи человека или, точнее, не работать. Если так будет продолжаться и дальше, то потребитель потребит сам себя.
