ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 77, № 12, с. 1069-1076
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
Во многих странах мира предпринимаются усилия по сохранению окружающей среды. Однако деятельность человека неумолимо приводит к деградации биосферы. Последняя отвечает на вызовы человечества ухудшением качества жизни, ростом заболеваемости, усилением природных катастрофических процессов. Сможет ли человечество адаптироваться к глобальным изменениям окружающей среды или преступит грань самоуничтожения? На этот вопрос попытался ответить автор публикуемой ниже статьи.
УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ
С. А. Иегов
Термин "устойчивое развитие" вошёл в обиход учёных и политиков чуть больше 20 лет назад и был положен в основу мероприятий по охране окружающей среды в конце XX столетия. В докладе Международной комиссии по окружающей среде и развитию (1984-1987) под устойчивым понимается такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, не подрывая способности будущих поколений удовлетворять свои потребности.
Однако доминирующая парадигма современного человеческого общества - антропоцентризм -не допускала других толкований развития, кроме как увеличения благосостояния населения и роста экономики. А с этих позиций любые траты на охрану и безопасность чего-то ещё, помимо социо-сферы и техносферы, нерентабельны и должны сокращаться для повышения прибыли - основы развития общества. Вместе с тем события последних лет - материальные потери европейских стран в результате наводнений в 2002-2006 гг., увеличение смертности на 20 тыс. человек только во Франции во время чрезвычайно жаркой погоды летом 2003 г., трагедия Нового Орлеана от вообще-то рядового природного явления - тропического урагана Катрин в 2005 г. - показали очень сильную зависимость человечества от той самой
ПЕГОВ Сергей Анатольевич -доктор технических наук, заведующий отделом Института системного анализа РАН.
окружающей среды, сохранение устойчивости которой считается "нерентабельным" процессом.
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ
Интенсивность антропогенного воздействия на биосферу зависит в первую очередь от численности населения. По данным Дж. Хейнке, 2 тыс. лет назад население Земли составляло примерно 250 млн. Эта величина удвоилась на рубеже XVI-XVII столетий. Следующее удвоение населения потребовало около двух столетий, последующее произошло приблизительно за 100 лет, в то время как последнее заняло лишь 39 лет. В начале XXI в. численность населения на нашей планете достигла 6.3 млрд. [1].
Homo sapiens как вид принадлежит биосфере. Если рассматривать людей с этих позиций, то большинство их физиологических требований удовлетворяется через потребление продуктов питания, то есть через деструкцию продукции биосферы. В соответствии с классическими работами В.Г. Горшкова [2], человечество уже в 7-10 раз превысило пределы экологической ниши, отведённой ему природой (рис. 1). Согласно же последним данным британского Нового экономического фонда и американской Сети глобального следа, биосфере потребуется 15 месяцев для восстановления всего потреблённого человечеством в 2006 г. "Мы прожигаем гораздо больше того, что можем себе позволить в экологическом плане, и, залезая в экологические долги, совершаем две ошибки, - пишет в опубликованном на сайте ВВС в октябре 2006 г. докладе один из директоров Нового экономического фонда Э. Симмс. -Во-первых, миллионы людей на Земле, которые и так не имеют в своём пользовании достаточно земли, продовольствия и чистой воды, лишаются возможности удовлетворять свои потребности. Во-вторых, мы подвергаем риску механизмы жизнеобеспечения нашей планеты".
0.4
0.2
>90%
<10%
' <1%
-4
-2
02 lg L/Lb Lh = 2 м
Рис. 1. Универсальное распределение деструкции продукции биосферы, наблюдаемое для всех невозмущённых экосистем (сплошная линия), и современное глобальное распределение деструкции на суше с учётом антропогенного возмущения (пунктирная линия) Площадь под антропогенным пиком (7%) соответствует пище людей, сельскохозяйственных животных и вырубке лесов [2]. Разность площадей под штриховой и сплошной линиями характеризует разомкнутость биохимических циклов биосферы; L - размер организмов, ответственных за деструкцию, Lpl - рост человека
Эти весьма эмоциональные оценки подтверждаются данными, полученными в ходе реализации международных и национальных программ по изучению глобальных изменений природной среды и климата, в частности Международной геосферно-биосферной программы (International Geospher Biosphere Program - IGBP) и Международного совещания по климатическим изменениям (International Panel of Climate Change - IPCC). В России в 1990 г. стартовала программа "Глобальные изменения природной среды и климата". Результаты исследований по этим программам довольно быстро подтвердили чрезвычайную сложность процессов, определяющих развитие биосферы, а также явный недостаток внимания
со стороны общества к изучению биосферных процессов [3-8].
Исследование кернов из глубоких скважин в ледниковых панцирях Антарктиды и Гренландии показывает, что таких темпов изменения концентраций биогенов в атмосфере, как в наши дни, не наблюдалось на Земле более 150 тыс. лет [9]. Анализ соотношения изотопов углерода 14С и 13С свидетельствует, что рост концентрации углекислого газа в атмосфере за последние несколько десятилетий связан со сжиганием ископаемого топлива [10]. При этом огромная масса углерода - до 180 Гт - была выброшена в атмосферу в результате различных форм землепользования - со времени его становления как планетарного явления до 1980 г. Индустриальные выбросы со времён промышленной революции по 1980 г. составили лишь 80 Гт углерода. Таким образом, вклад землепользования в изменение концентрации углекислого газа в атмосфере превышает 50% [11]. В таблице приведены массы выбросов газов в атмосферу от природных и антропогенных источников. Подчеркнём: нас не должна вводить в заблуждение большая масса выбросов углекислого газа природными источниками - основная её часть обусловлена антропогенными причинами.
В XX столетии совершенствование агротехники и широкое применение удобрений позволили увеличить урожайность полей в 4 раза, а общий сбор урожая - в 6 раз. Рост производства продуктов питания и успех медицины способствовали быстрому росту населения. Согласно прогнозам ООН, численность населения планеты к 2050 г. может достичь 8.9 млрд. человек. Прирост населения на Земле идёт в основном за счёт высокой рождаемости в развивающихся странах, где на одну женщину приходится по 3.1 ребёнка, в то время как в развитых странах этот показатель составляет 1.57, что ниже порога замещения, равного 2.1 ребёнка на одну женщину [12].
Развивая сельскохозяйственные технологии, общество разрушает краткосрочный резервуар биогенов - биоту, которая поддерживала свою массу в узких пределах естественных колебаний. Биомасса агроценозов, создаваемых на месте уничтоженного леса, никогда не достигает биомассы леса, а продуктивность агроценозов уступает продуктивности естественных экосистем. По оценкам специалистов, за счёт замены естественных экосистем агроценозами теряется
в
Антропогенные и природные потоки парниковых газов в атмосфере Земли
Источник Углекислый газ (CO2), млрд. т/год Метан (CH4), млн. т/год Сернистый газ (SO2), млн. т/год Оксид азота (NO2), млн. т/год Суммарный поток, млрд. т/год
Природный 700 1900 200 310-1090 707.41
Антропогенный 21.3-27 1100 300 30-110 708.29
11.7% чистой первичной продукции, а всего в разрушенных экосистемах, где доминирует человек, теряется почти 27% первичной продукции [13].
Сельскохозяйственные технологии ведут также к разрушению среднесрочного резервуара биогенов - почвы. Значительные её объёмы смываются. В результате опустынивания теряется почти 3% чистой первичной продукции [13], но особенно сильно страдают почвенные организмы: они гибнут под действием эрозии, уплотнения почвы сельскохозяйственными машинами, распашки, внесения удобрений. Так, ежегодное внесение в почву 3 г/м2 азота при неизменной дозе других удобрений снижало численность видов на 20-50% [10].
Несмотря на возросший уровень агротехники, продолжается деградация земель. Почти 23% всех пригодных для использования земель в мире подвержено разрушению, которое ведёт к снижению их продуктивности [14]. В условиях полуаридного и аридного климата резко интенсифицируется опустынивание. Под угрозой находятся 3.6 млрд. га, то есть 70% потенциально продуктивных земель засушливой зоны. Проблема опустынивания затрагивает интересы более 80 стран. На подверженных опустыниванию территориях проживают свыше 600 млн. человек.
Хищническим образом уничтожаются леса. За последние 10 лет потеря лесных массивов в мире достигла 94 млн. га (примерно 2.4% общей площади лесов). Площадь тропических лесов ежегодно уменьшается на 1%. По последним данным, взрослые леса с сомкнутой кроной составляют сейчас 21.4% общей площади суши Земли [14]. В Европе за последние 100 лет сведено почти 50% лесов и 70% болот - важнейших природных регуляторов поверхностного стока воды. Разрушение экосистем суши, в особенности лесных экосистем, вызвало изменение интенсивности влаго-оборота на суше, который на 70% контролируется растительностью, в первую очередь лесной. Её уничтожение снижает мощность транспира-ции, которая, по имеющимся оценкам, составляет в настоящее время 3 х 103 ТВт [15], что выше ветровой мощности и равняется мощности переноса тепла от экватора к полюсам. С начала сельскохозяйственной революции человек уничтожил, по разным оценкам, от 30 до 50% лесов [16]. О степени нарушения экосистем суши в результате деятельности человека свидетельствуют следующие факты. На суше, площадь которой без ледников и оголённых участков составляет 134904471 км2, доля ненарушенной территории не превышает 27%, доля частично нарушенной территории оценивается в 36.7%, доля полностью нарушенной территории - в 36.3% [17].
Антропогенное воздействие на биосферу - это однонаправленный процесс изменения в атмо-
сфере, поверхностных водах, почве концентрации основных биогенов - элементов, необходимых для по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.