Антропогенное энергопотребление как критерий устойчивости биосферы 1 страница

Ни один биологический вид, включая человека, не имеет долговременной возможности выхода из отведенной ему эволюцией биосферы экологической ниши, определяющей долю потребления этим видом продукции биоты и других материальных и энергетических ресурсов Земли. Фактически к концу ХХ столетия человек как биологический вид далеко превысил отведенные ему пределы, что привело к выходу из устойчивого равновесия и процессам разрушения биосферы Земли.

Нагрузка на биосферу складывается из двух связанных между собой видов антропогенного воздействия: биопотребления – потребления части биоты в виде пищи (человеком и домашними животными) и древесины; энергопотребления – потребления энергии, в основном ископаемого топлива, в результате всех видов хозяйственной деятельности (промышленного и сельскохозяйственного производства, транспортных перевозок и т.п.). Исследование не затронутой деятельностью человека природы показывает, что в естественных сообществах млекопитающие потребляют не более 1 % продукции биоты (в энергетическом эквиваленте это составляет 10¹² Вт = 1 ТВт энергии в год). Оставшиеся 99 % (~99 ТВт) потребляются остальными видами сообщества, которые и содержат окружающую среду в состоянии равновесия. На сегодняшний день человек примерно в 7 раз превысил "разрешенную" ему долю в глобальном экологическом балансе.

Человек с ростом производства и потребления энергии, главным образом за счет невозобновляемых ископаемых органических ресурсов и древесины, уже в начале века вывел биосферу из области устойчивости в зону разрушения. Дальнейшее наращивание производства энергии даже втрое приведет к пересечению климатического предела и полному разбалансированию биосферы с катастрофическими последствиями. Основных причин, способствующих стремительному росту энергопотребления, две: во-первых, продолжающийся с большой скоростью рост населения планеты; во-вторых, быстрое развитие мирового промышленного и сельскохозяйственного производства с ростом общего уровня потребления.

2.2.4. Стратегии поведения человека и устойчивость биосферы

На сегодняшний день учеными и исследователями предлагается множество моделей возможного поведения человечества. Одна из них носит условное название "назад к природе". Она базируется на том, что человечество может развиваться только в условиях существования более или менее стабильных биогеохимических циклов, которые не должны истощать запасы невозобновимых ресурсов, многие из которых очень ограничены. Современные потребности человека в энергии могут быть покрыты источниками возобновляемой энергии лишь на 10–12 %. Следовательно, для того, чтобы человечество могло вписаться в естественные циклы биосферы, необходимо либо уменьшение в 10 раз количества жителей планеты, либо сокращение потребностей каждого из жителей планеты тоже приблизительно в 10 раз. А потребности американца должны быть снижены в 50 раз. В обозримом будущем это недостижимо, поэтому возврат человечества к структуре биогеохимических циклов естественной природы невозможен.

Другая крайняя идея – это идея автотрофности человека, то есть возможности создания целиком искусственной цивилизации, не зависящей от состояния биосферы и ее развития. Эта идея высказывалась еще представителями русского космизма. Но человечество рождено биосферой в процессе ее эволюции. Биосфера без человека существовала и будет существовать, человек вне биосферы существовать не может.

Очевидно, что оба эти крайних решения утопичны. Но существует еще целый ряд промежуточных вариантов, основная идея которых состоит в том, что если мы научимся не загрязнять окружающую среду промышленными отходами и не разрушать живой мир, то будущность гарантирована. Однако и это является заблуждением. Преодоление глобального экологического кризиса чисто технологическими и техническими средствами уже невозможно. Малоотходные технологии необходимы, но их недостаточно. И нужно отдавать себе отчет, что достаточных условий человечество пока не знает. Вероятнее всего, что сейчас в условиях нынешних технологий и при существующих стереотипах мышления мы их сформулировать не можем. Сегодняшняя глобальная задача человечества – сохранить биосферу и себя в биосфере. Если это удастся, то человечество вместе с биосферой войдет в новый этап ее эволюции – эпоху ноосферы.

На сегодняшний день наиболее приемлемой стратегией совместного существования природы и человечества является стратегия, основанная на концепции устойчивого развития, рассмотрение которой будет дано ниже (см. п.п. 3.3).

2.2.5. Влияние природных и социально-экологических факторов на здоровье населения

Понятие здоровья включает в себя сохранение и развитие биологических, физиологических и психологических процессов, трудоспособности и социальной активности, продуктивности труда, максимальной продолжительности жизни.

Изменения, происходящие в окружающей среде, отражаются на здоровье человека через реализацию его биологических, социальных или духовных потребностей, возможность удовлетворения которых в равной мере определяется внешними причинами и внутренним состоянием человека. Эти изменения могут найти отражение в таких показателях степени благополучия общества, как рождаемость, смертность, в том числе – детская, средняя продолжительность жизни, частота и структура заболеваний.

Не вызывает сомнения существование взаимосвязи здоровья человека с окружающей его природной средой и, в том числе, средой, измененной воздействием на нее человека. Однако окружающая человека природная среда – это мощный, но не единственный фактор, определяющий наше здоровье, физическое и психическое состояние, работоспособность и возможности адаптации к изменению внешних условий. Оценить последствия взаимодействия человека со средой возможно с использованием системного анализа, позволяющего рассмотреть всю совокупность факторов взаимодействия человека со средой. Обычно такая система взаимодействий базируется на антропоцентрическом подходе, т.е. принимая условие, что центром происходящих в системе взаимодействий между ее компонентами является человек.

Анализируя структуру воздействующих на человеческую личность факторов – компонентов антропоцентрической системы – и представив ее в форме круга (или сферы), в центре которого пребывает человек, можно вычленить сегменты (или зоны), взаимопроникающие друг в друга и одновременно достаточно дифференцированные по своим свойствам и по последствиям воздействия на человека. Эти сегменты:

· производственная сфера, в узком смысле слова – технологическая, обеспечивающая реализацию биологических, а также социальных и материальных потребностей человека;

· социальная сфера, объединяющая социальные институты человеческих обществ (популяций, формаций), призванная обеспечить социальные потребности человека как одного из разумных членов общества;

· информационная сфера, проникающая во все сферы окружающей человека среды и имеющая важнейшее самостоятельное значение в формировании личности человека, его жизненных ориентиров;

· духовная сфера, обеспечивающая духовные, интеллектуальные потреб­ности человека, определяющая уровень его культуры, интеллекта;

· природная сфера, включая измененные человеком элементы окружающей природной среды.

Каждая из этих сфер способна оказать внешние влияния на человека. Однако последствия их воздействия будут определяться еще и внутренним содержанием человека, его психической устойчивостью и физическим состоянием.

В местностях, заселенных людьми, а также в городах, поселках, деревнях основным определяющим показателем экологического благополучия является здоровье человека, здоровье людей, проживающих в данной местности. Однако экологическое благополучие есть необходимое, но еще недостаточное условие, обеспечивающее хорошее здоровье населения. Оно определяется также социальными и экономическими реалиями, уровнем медицинского обслуживания и рядом других факторов, лежащих вне экологической проблематики.

Взаимосвязь между здоровьем человека и состоянием окружающей среды можно кратко обозначить в следующих положениях:

1. Здоровье человека находится в определенных взаимосвязях с окружающей его средой.

2. При оптимально развивающихся взаимосвязях и взаимоотношениях человека со средой обитания его здоровье стремится к норме, а среда воспринимается, как "здоровая". Это условия равновесия, или гомеостаза, в которых человек может успешно осуществлять свои биосоциальные функции.

3. Если эти взаимосвязи и взаимоотношения сопровождаются отклонениями состояния здоровья человека от нормы, выражающиеся, в частности, в форме болезней, то среда оценивается как нездоровая.

4. Если эти взаимоотношения складываются таким образом, что человек не может выполнять своих биосоциальных функций, а жизнь в подобных условиях становится невозможной, среда оценивается как экстремальная.

Понятно, что здоровье человека далеко не всегда зависит напрямую от состояния окружающей среды. На него оказывает также влияние образ жизни, наследственность, какие-то факторы, воздействовавшие в прошлом. И тем не менее в статистических оценках здоровье общества, безусловно, является отражением и важнейшим интегральным показателем состояния окружающей среды урбанизированных территорий.

Человек, для того чтобы выжить во все более быстро изменяющихся условиях окружающей его среды, должен уметь приспосабливаться к этим изменениям. Различают три типа приспособительного поведения живых организмов: бегство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение ему и активная адаптация. Процессы и явления активного приспособления человека к окружающей среде, жизнедеятельности, а также обусловленные ими изменения в организме называют адаптацией. Цель и значение адаптации состоит в сохранении биологического гомеостаза – состояния динамического равновесия и постоянства состава и свойств внутренней среды организма и его физиологических функций в условиях действия на него интенсивных раздражителей физической, химической, биологической и социальной природы и обеспечивающих ответную реакцию организма, адекватную интенсивности раздражителя. Гомеостаз включает в себя два взаимосвязанных процесса: достижение устойчивого равновесия и саморегуляцию. В физиологическом смысле его следует рассматривать как сохранение того постоянства внутриклеточных условий, которое необходимо для жизни организма. Начиная с момента рождения, организм внезапно попадает в совершенно новые для него условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В ходе индивидуального развития факторы, действующие на организм, непрерывно видоизменяются, что требует постоянных функциональных перестроек. Процесс приспособления организма к общеприродным (климато-географическим), а также к производственным и социальным условиям представляет собой универсальное явление.

Канадский ученый Ганс Селье назвал факторы, воздействие которых на организм приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные или адаптогенные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и измененные условия существования в целом (например, перемещение человека на постоянное местожительство с Крайнего Севера на юг). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социально-экологическими, связанными с трудовой деятельностью.

Действие природных факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что можно говорить о действии группы факторов того или иного характера. Так, например, все живые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям существования: определенному барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, определенному газовому составу окружающей среды и т.д. Эти природные изменения определенным образом зафиксированы во всех системах организма.

Социальные условия жизни человека породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растет с развитием цивилизации. Так, с расширением среды обитания появляются совершенно новые для человеческого организма условия и воздействия, например, космические полеты приносят новые комплексы воздействий: невесомость сочетается с гиподинамией, изменением суточного режима жизни и т.д. Работа в горячих цехах или холодном климате создает факторы, требующие расширенного диапазона адаптации к крайним температурам. Выполняя свои служебные обязанности, человек вынужден приспосабливаться к шуму, вибрации, изменению освещенности и т.п. Загрязнение окружающей природы, включение в пищу большого числа синтетических продуктов, алкогольных напитков, злоупотребление медикаментами, курение – все это дополнительная нагрузка для гомеостазируемых систем организма современного человека. Переход к механизированным и автоматизированным формам труда сопровождается нарастанием нервно-психического напряжения и гиподинамией.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

3.1. Классификация природных ресурсов

Природно-ресурсный потенциал – это та часть природных ресурсов Земли и ближнего космоса, которая может быть реально вовлечена в хозяйственную деятельность при данных энергетических, технических и социально-экономических возможностях общества без ущерба для возможности последующего устойчивого его развития.

Говоря о природных ресурсах, не следует забывать, что человек, являясь частью биосферы, также может быть отнесен к природным ресурсам. Здесь речь идет о таких видах ресурсов, как здоровье общества, его генетический фонд, интеллект, знания (информация) и умения.

Исходя из этого, все природные ресурсы правомерно подразделить на две категории: материальные и людские (социальные) ресурсы.

Материальные ресурсы принято классифицировать по трем признакам (рис. 3.1–3.3):

- по источнику происхождения;

- по использованию в производстве;

- по степени истощаемости природных ресурсов.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по степени истощаемости природных ресурсов. В экологическом плане истощение природных ресурсов– это результат несоответствия между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и потребностями человека.

Ресурсообеспеченность – это соотношение между величиной запасов природных ресурсов и размерами их использования, которая выражается либо количеством лет, на которое должно хватить определенного ресурса, либо его запасами на душу населения. Ресурсообеспеченность является терри­ториальным показателем, т.к. на него влияет богатство или бедность конкретной территории природными ресурсами.

Экономические, экологические и другие показа­тели природных ресурсов обычно обобщают в виде кадастров. Кадастр – систематизированный свод сведений, количественно и качественно характеризующих оп­ределенный вид природных ресурсов или явлений, в ряде слу­чаев с их социально-экономической оценкой. Кадастры состав­ляют специально уполномоченные органы для комплексного учета природных ресурсов на территори­ях республик, краев и областей, рационального их использова­ния, для дифференциации платы за ресурсы и т.д. С помощью кадастра оцени­вают эколого-экономическое значение ресурсов, решают вопросы их охраны, другие практические вопросы.

Различают земельный, водный, лесной кадастр недр, жи­вотного мира, медико-биологический, промысловый и другие виды кадастров. Земельный кадастр включает данные регистрации земле­пользователей (собственники, пользователи, арендаторы), учета количества и качества земель, бонитировки (качественной оцен­ки земель). Водный кадастр – это свод систематизированных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и ис­пользовании вод, а также о водопользователях. Лесной кадастр содержитсвод данных о лесах, степени их вовле­чения в эксплуатацию, качественном составе, запасах древеси­ны, ежегодного ее прироста и т.д.

3.2. Основные положения и принципы

В истории формирования природоохранной концепции можно выделить несколько последовательных этапов: видовая и заповедная охрана природы, поресурсная охрана, охрана природы, рациональное использование природных ресурсов, охрана среды обитания человека, охрана окружающей природной среды. Соответственно расширялось и углублялось само понятие природоохранной деятельности.

Охрана природы – это система естественнонаучных, технико-производственных, экономических и административно-правовых мероприятий, осуществляемых в пределах данного государства или его части, а также в международном масштабе и направленных на сохранение и контролируемое изменение природы, на поддержание её продуктивности и обеспечение рационального использования.

Интенсивная эксплуатация природных богатств привела к необходимости нового вида природоохранной деятельности – рационального использования природных ресурсов, при котором требования охраны включаются в сам процесс хозяйственной деятельности.

Охрана среды обитания человека – это понятие, близкое по смыслу к охране природы, но основное внимание здесь уделяется сохранению и формированию таких природных условий, которые наиболее благоприятны для его жизни, здоровья и благосостояния.

Охрана окружающей природной среды – новая форма во взаимодействии человека и природы, рожденная в современных условиях, она представляет систему государственных и общественных мер, направленных на гармоничное взаимодействие общества и природы, сохранение и воспроизводство существующих экологических сообществ и природных ресурсов во имя живущих и будущих поколений. Охрана окружающей природной среды тесно связана с природопользованием – одним из разделов прикладной экологии.

Природопользование – общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных ресурсов и природных условий.

Природопользование включает в себя:

а) охрану, возобновление и воспроизводство природных ресурсов, их извлечение и переработку;

б) использование и охрану природных условий жизни человека;

в) сохранение, восстановление и рациональное изменение экологического равновесия природных систем;

г) регуляцию воспроизводства человека и численности людей.

Природопользование может быть нерациональным и рациональным. Нерациональное природопользование не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала, ведет к оскудению и ухудшению качества природной среды, сопровождается загрязнением и истощением природных систем, нарушением экологического равновесия и разрушением экосистем. Рациональное природопользованиеозначает комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала, при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению. Полнота и комплексность использования ресурсов рассматривается как один из путей рационального природопользования, схема которого приведена на рис. 3.4.

Рациональное природопользование преследует двоякую цель:

– обеспечить такое состояние окружающей среды, при котором она смогла бы удовлетворить наряду с материальными потребностями запросы эстетики и отдыха;

– обеспечить возможность непрерывного получения урожая полезных растений, производства животных и различных материалов путем установления сбалансированного цикла использования и возобновления.

Одной из непременных составляющих идеи рационального природопользования является концепция безотходного производства. Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле (сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные ресурсы) и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство, при котором существуют отрицательные воздействия на окружающую среду, но они не превышают уровня, допустимого экологическими нормами.

При создании безотходных производств необходимо соблюдать ряд взаимосвязанных принципов:

– принцип системности, учитывающий существующие связи производственных, социальных и природных процессов;

– принцип комплексности использования ресурсов, требующий максимального использования всех компонентов сырья и топливных ресурсов;

– принцип цикличности материальных потоков, дающий возможность максимального сокращения изъятия новых ресурсов из окружающей среды посредством вовлечения уже отработавших материалов в повторные циклы использования (например, системы оборотного водоснабжения производств);

– принцип ограничения воздействия производства на окружающую природную среду, имеющий своей целью охрану природных и социальных ресурсов;

– принцип рациональности организации производства, определяющий требования разумного использования всех средств производства и сырья с одновременной оптимизацией по технологическим, экономическим и экологическим параметрам.

На современном этапе развития проблемы охраны окружающей природной среды рождается новое понятие – экологическая безопасность, под которым понимается состояние защищенности жизненно важных экологических интересов человека и прежде всего его прав на благоприятную окружающую природную среду.

Научной основой всех мероприятий по обеспечению экологической безопасности населения и рациональному природопользованию служит теоретическая экология, важнейшие принципы которой ориентированы на поддержание гомеостаза экосистем и на сохранение их потенциала.

Экосистемы имеют предельные границы своего функционирования, которые необходимо учитывать при антропогенном воздействии:

– предел антропотолерантности – устойчивости к негативному антропогенному воздействию, например, влиянию пестицидов, вредному для млекопитающих, птиц и т.п.;

– предел устойчивости против стихийных бедствий, например, действия на лесные экосистемы ураганных ветров, снежных лавин, оползней и др.;

– предел гомеостаза – способности к саморегуляции;

– предел потенциальной регенеративности – способности к самовосстановлению.

Экологически обоснованное рациональное природопользование должно заключаться в максимально возможном повышении этих пределов и достижении высокой продуктивности всех звеньев трофических цепей природных экосистем. Другими словами, экологически сбалансированное природопользование возможно лишь при использовании экосистемного подхода, учитывающего все виды взаимосвязей и взаимовлияний между средами, экоценозами и человеком.

В целом можно обозначить следующие наиболее общие экологические принципы использования и охраны природы:

– глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от человечества научно-технического совершенствования, направленного на более широкое и полное использование этого потенциала;

– «экологичное – экономично», т. е. чем бережнее подход к природным ресурсам и среде обитания, тем меньше требуется энергетических и других затрат. Воспроизводство природно-ресурсного потенциала и усилия на его воплощение должны быть сопоставимы с экономическими результатами эксплуатации природы;

– все компоненты природной среды (атмосферный воздух, воду, почву и др.) необходимо охранять не по отдельности, а в целом, как единые природные экосистемы биосферы. Только при таком экологическом подходе возможно обеспечить сохранение ландшафтов, недр, генофонда животных и растений.

Согласно закону Российской Федерации об охране окружающей среды (1991) основными принципами охраны окружающей среды являются следующие:

— приоритет охраны жизни и здоровья человека;

— научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов;

— рациональное и неистощительное использование природных ресурсов;

— платность природопользования,

— соблюдение требований природоохранительного законодательства, неотвратимость ответственности за его нарушение;

— гласность в работе экологических организаций и тесная связь их с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач;

— международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды.

В качестве основных направлений решения вопросов по рациональному использованию природных ресурсов и охране природы необходимо выделить следующие направления:

1. Совершенствование технологии – создание экологически чистых технологий, внедрение безотходных, малоотходных производств, обновление основных фондов и др.

2. Развитие и совершенствование экономического механизма охраны окружающей среды.

3. Совершенствование административно-правового механизма охраны окружающей среды – применение мер административного пресечения и мер юридической ответственности за экологические правонарушения.

4. Организация и поддержка эколого-просветительских программ, направленных на гармонизацию общественного экологического мышления .

5. Развитие международно-правового направления в целях гармони­зации экологических международных отношений.

3.3. Концепция устойчивого развития

Термин "Устойчивое развитие" был сформулирован на "Конференции ООН по окружающей среде и развитию", состоявшейся летом 1992 года в Рио-де-Жанейро. Само название конференции свидетельствует о неразрывной связи возможностей развития с состоянием окружающей среды.

Конференция констатировала невозможность движения развивающихся стран по пути, которым пришли к своему благополучию развитые страны, поскольку характер потребления природных ресурсов и производства материальных благ в промышленно развитой части мира подрывает системы, поддерживающие жизнь на Земле; господствующая экономическая система рассматривает неограниченный рост как прогресс, не учитывая экологические ценности и ущерб. Эта модель цивилизации признана ведущей к катастрофе и в связи с этим провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на новую концепцию – концепцию устойчивого развития, под которой понимается обеспечение баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды, удовлетворение основных жизненных потребностей нынешнего поколения с сохранением таких возможностей для будущих поколений. Устойчивое развитие – категория планетарная, относящееся ко всей земной цивилизации. Если человечество не сделает этого, то цивилизацию ожидает крах.

Приходится иметь в виду, что переход к устойчивому развитию – весьма сложный, долговременный и многофакторный процесс достижения равновесного взаимодействия между обществом и окружающей природной средой, гармонизации их отношений на основе соблюдения законов функционирования биосферы.

Понятно, что этот процесс не может не затрагивать весь комплекс внут­ренних проблем развития государства. Он включает в себя вопросы изменения структуры производства и потребления, инвестиционную политику, рацио­нального использования и воспроизводства природных ресурсов, экономической и экологической безопасности, социальной, научно-технической и региональной политики. И конечно же внешнеполитические аспекты, в которых экологические вопросы начинают играть все более заметную роль.