Учебно-методический комплекс дисциплины «экология и устойчивое развитие» для всех специальностей учебно-методические материалы

На современном этапе среднегодовое водопотребление отраслей экономики Республики Казахстан снизилось с 35 до 20 км³, что связано с неблагоприятными периодами водности, а также с происходящими в стране структурными преобразованиями. При этом водообеспечение на 85 % осуществляется за счет поверхностным водных источников, остальная часть - за счет подземных, морских и сточных вод. Основной объем используемых водных ре­сурсов (более 75 %) приходится на сельскохозяйственный сектор (таблица 12).

- утрата среды обитания, фрагментация и модификация;

- чрезмерная эксплуатация ресурсов;

- загрязнение окружающей среды;

- вытеснение естественных видов интродуцированными экзотиче­скими видами.

Во всех случаях эти причины антропогенного характера.

Эксплуатация биоресурсов Земли не ограничивается сельским хозяйством. За его рамками оказывается масштабное изъятие человеком значительной части ресурсов, контролируемых биосферой: вырубка лесов, сбор их продукции, промысел рыбы, морепродуктов, зверей и птиц, нарушение и уничтожение природных биоценозов, уменьшение биологического разнообразия.

На заре земледелия и скотоводства лесами были покрыты не менее 62 млн км² поверхности суши. Общая площадь лесов мира составляет 40 млн км². Следовательно, за время существования человеческой цивилизации уничтожено 35% площади лесов, причем больше половины этой доли - за последние 150 лет. Сейчас в основном уменьшается площадь тропических лесов.

Суммарное потребление древесины в мире (по данным вывозки деловой древесины) в настоящее время составляет около 3 млрд м³ в год. Это соответствует изъятию приблизительно 7% годовой биопродукции всех лесов. Больше половины этого количества приходится на тропические леса Азии, Африки и Латинской Америки. По оценке ФАО, глобальное сокращение лесов в 18 раз опережает их восстановление. Сохранение этой тенденции представляет очень серьезную экологическую угрозу.

Во-первых, сокращается биомасса и продукционный потенциал биосферы, а это ведет к ослаблению газовой функции биосферы и ее способности строго регулировать ассимиляцию солнечной энергии и состав атмосферы.

Во-вторых, уменьшается вклад транспирации в круговорот влаги на суше, что ведет к изменению режима осадков и изменяет климатические условия.

В-третьих, наступают негативные биологические последствия Земли. Вместе с лесом исчезают биотопы многих видов, уменьшается биологическое разнообразие. Влажные тропические леса покрывают сейчас всего 7% поверхности суши, но на них приходится более 2/3 всех видов животных и растений, многие из которых еще не изучены и могут представлять собой чрезвычайно ценный биологический материал. Если вырубка лесов в Юго-восточной Азии, в бассейнах Амазонки и Конго будет продолжаться такими темпами, как сейчас, то в ближайшие десятилетия будет утрачена существенная часть генофонда планеты.

Замена природных фитоценозов агроценозами привела к возникновению искусственных монокультур, не способных к самоподдержанию экосистем. Агроценозы не только нанесли удар по биоразнообразию, но и ускорили эволюцию ряда видов, вредящих культурным растениям.

В настоящее время в мире вылавливается ежегодно более 100 млн т рыбы и еще около 10 млн т других морепродуктов (китов, тюленей, ракообразных, моллюсков, водорослей). По данным ФАО, в процессе вылова ущерб наносится более чем 70% мировых эксплуатационных запасов промысловых рыб. Из-за деградации природной среды, загрязнения, разрушения биоценозов биосфера ежегодно теряет 10-15 тысяч биологических видов. Почти полностью истреблены такие виды, как бизон, зубр, американский бобр, белохвостый гну, олень Давида, кулан, сайгак, выхухоль, котик и др. Только за четыре последних столетия исчезло 62 вида млекопитающих десяти отрядов. Под угрозой исчезновения сейчас находится более 10 тыс. видов, в основном высших растений, позвоночных животных и некоторых групп насекомых.
Разрабатывается четыре вида мер, направленных на сохранение и устойчивое использование биоразнообразия.

1. Защита особой среды обитания - создание национальных парков, биосферных заповедников и других охранных зон.

2. Защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации.

3. Сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.

4. Сокращение загрязнения окружающей среды.

Важным средством сохранения биоразнообразия является разработка международных и национальных программ и конвенций, направ­ленных на осуществление этих мер. Признают, однако, что все эти меры пока недостаточны и процесс утраты видов продолжается в глобальном масштабе.

Международная программа DIVERSITAS, выполняемая в настоящее время, предполагает проведение инвентаризации и мониторинга биораз­нообразия. Ведутся работы по выбору участков с учетом иерархического уровня репрезентативности экосистем, которые будут представлять различ­ные биогеографические и экологические регионы Земли. «Пан-европей­ская стратегия биологического и ландшафтного разнообразия» (1995), рассчитанная на 20 лет, главное внимание уделяет прибрежным и морским экосистемам.

1. Закон ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов: все природные ресурсы (и естественные условия) Земли конечны. Эта конечность возникает либо в силу прямой исчерпаемости, либо в результате возму­щения среды обитания, делающейся непригодной для сложившегося хозяйства и жизни человека.

Общепринятое деление природных ресурсов на исчерпаемые и неисчерпаемые является в известном смысле формальным, т.к. основано на сравнении емкости природных ресурсов с потреблением их человечеством и не учитывает действия правил 1 и 10 процентов, согласно которым порог выхода большинства экосистем из стационарного состояния не превышает 1 % от потока энергии («нормы» потребления), а порог саморазрушения составляет около 10% от этой «нормы». Более того, как показывают наблюдения, для глобальной энергетической системы выход из стаци­онарного состояния происходит в рамках 0,1 - 0,2% от возмущений общепланетарных процессов, т.е. значительно раньше, чем наступают момент сбоя в действии принципа Ле Шателье - Брауна и заметные природные аномалии. Таким образом, при отнесении, например, солнечной энергии к неисчерпаемым ресурсам следует помнить, что энергетику тропосферы нельзя возмущать более, чем на тысячные доли энер­гопотока поглощения атмосферой и земной поверх­ностью.

2. Ограниченность природных ресурсов, включая в это понятие и естественные условия развития челове­чества в историческом процессе, воздействует на производительные силы общества, а через них - на социальные отношения. Взаимосвязанность этих процессов отражена в законе соответствия между развитием производительных сил и природно-ресурсным потенциалом общественного прогресса.

Производственные отношения «производственные силы « природно-ресурсный потенциал

Кризисные ситуации возникают при дисбалансе не только в правой, но и в левой половине этой динами­ческой системы. В конечном счете эта динамика слу­жит внешней причиной общественного развития, ко­торое неоднократно подвергалось испытаниям эколо­гическими кризисами.

5. В рамках закона падения природно-ресурсного потенциала действует закон снижения энергетической эффективности природопользования, с ходом исто­рического времени при получении из природных сис­тем полезной продукции на ее единицу затрачивается все больше энергии, а энергетические расходы на жизнь одного человека все время возрастают. Совершенно очевидно, что рост энергетических зат­рат не может продолжаться бесконечно, следовательно, можно рассчитать вероятный момент неизбежного пе­рехода на новые технологии промышленного и сельс­кохозяйственного производства, избежав тем самым теплового (термодинамического) кризиса и ослабив ход современного экологического кризиса.

6. Из рассмотренного ранее закона оптимальности, утверждающего, что с наибольшей эффективностью система функционирует лишь в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах, вытека­ет правило меры преобразования природных систем. Преобразование природных систем возможно лишь в рамках, ограниченных частными закономерностями и свойствами природных образований.

7. Закон оптимальности приводит также к правилу (неизбежных) цепных реакций «жесткого» управления природой: «жесткое», как правило, техническое уп­равление природными процессами чревато цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемы­ми в длительном интервале времени.

Действительно, техногенные изменения вызывают дей­ствие закона внутреннего динамического равновесия и зна­чительное увеличение энергозатрат согласно закону сниже­ния энергетической эффективности природопользования.

«Жесткое» техногенное управление природой вызывает действие принципа естественности, или правила старого автомобиля, с течением времени эколого-социально-экономическая эффективность технического устройства, обеспечивающего «жесткое» управление природными системами и процессами, снижается, а экономические расходы на его поддержание возрастают.

8. Правило территориального экологического равновесия: максимальный эколого-социально-экономический эффект может быть получен при оптимальном сочетании площадей, преобразованных человеком, и естественных экосистем.

По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В.. Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007.

1 Роль природы в становлении и развитии человеческого общества

Анализируя результаты, масштаб и последствия использования природных ресурсов, правомерно наметить четыре периода взаимодействия человека с природой.

1. охватывает эру примитивной культуры и первобытно-общинного уклада жизни до начала землепользования;

2. соответствует времени от начала землепользования (примерно VIII-VII вв. до н.э.) до становления промышленного производства (XIX в.);

3. начинается с изобретения парового двигателя и развития промышленного производства (XIX-ХХ вв.);

4. только начинается и связан со становлением информационных технологий (конец ХХ века).

Первые земледельческие цивилизации возникли в районах недостаточного увлажнения, что потребовало создания оросительных систем. В результате эрозии и засоления почв произошли локальные экологические катастрофы в бассейнах рек Тигр и Евфрат, а сведение лесов привело к появлению пустыни Сахара на месте плодородных земель. Так проявил себя кризис примитивного земледелия.

Позднее земледелие продвинулось на территории достаточного увлажнения, в районы лесостепи и леса, в результате чего началась интенсивная вырубка лесов. Развитие земледелия и нужда в древесине для строительства домов и кораблей привели к катастрофическому уничтожению лесов в Западной Европе. Сведение лесов в прошлом и настоящем вызывает изменение газового состава атмосферы, климатических условий, водного режима, состояния почв. Массовое уничтожение растительных ресурсов Земли характеризуется как кризис продуцентов.

С XVIII в. в результате промышленной, а затем научно-технической волюций на смену доиндустриальной эпохе приходит индустриальная. За последние 100 лет потребление возросло в 100 раз. В настоящее время на одного жителя Земли каждый год добывается и выращивается примерно 20 т сырья, которое перерабатывается в конечные продукты массой 2 т, т.е. 90 % сырья превращается в отходы. Из 2 т конечного продукта в течение того же года выбрасывается не менее 1 т. Появление огромного количества отходов, причем часто в виде несвойственных природе веществ, привело к возникновению еще одного кризиса — кризиса редуцентов. Редуценты не успевают очищать биосферу от загрязнения, часто они на это просто не способны биологически. Это приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем: резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели к угрозе вымирания 2/3 существующих видов; стремительно сокращается площадь «легких планеты» - уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги; из-за засоления и эрозии теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни большинства видов, в том числе и человека. Однако в настоящее время наметился переход от индустриального к информационно-экологическому, или постиндустриальному периоду во взаимодействии общества и природы, который характеризуется экологическим мышлением, осознанием ограниченности ресурсов и возможностей биосферы в восстановлении экосистем. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование – единственно возможный путь выживания человечества.

Всякое давление на экосистему, вызывающее стрессовое состояние, вызывает появление компенсаторных процессов. Природная система активно противостоит факторам техногенеза. Например, сооружение ирригационной сети в долинах пустынных рек Казахстана сопровождается постепенным заиливанием каналов, что может со временем привести к прекращению функционированию мелиоративной системы. Однако это противостояние имеет свои пределы.