Современные процессы и перспективы эволюции биосферы

Перестройка биосферы и грядущее становление ноосферы ставят перед человечеством нелегкие задачи. Прежде всего, это рациональное управление биосферой для удовлетворения насущных потребностей человечества.

К сожалению, в наше время эволюционное развитие взаимоотношений природы и общества наводит некоторых ученых на мысль о постепенном превращении биосферы не в ноосферу - сферу разума, а в некросферу - сферу безжизненности. О том, что такой ход эволюции вполне возможен, красноречиво свидетельствует целый комплекс проблем, без решения которых невозможно прогрессивное развитие человека и природы.

У экологических проблем современности есть отличительные признаки, которые придают им масштаб глобальности.

Прежде всего, это их общечеловеческая значимость. Независимо от социального устройства, уровня экономического и научно-технического развития эти проблемы отличаются универсальностью и актуальностью для всех государств. Для аборигенов, проживающих на островах атолла Муруроа, где испытывалось атомное оружие, так же, как и для жителей других высокоразвитых в промышленном отношении стран, проблема радиоактивного загрязнения одинаково актуальна. В.И. Вернадский писал: «Человечество едино. Жизнь человечества при всей ее разнородности стала неделимой. Событие, происшедшее в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражается в ряде других мест, повсюду на поверхности земли...». Именно поэтому снижение остроты проблем современного состояния »биосферы возможно лишь при объединении совместных усилий многих государств независимо от их политического устройства, вероисповедания, экономического потенциала. Охрана природы, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов - задача общечеловеческая, и участвовать в ее решении обязан каждый житель планеты Земля.

В скором времени человечество поймет, что выжить можно лишь при условии компромисса с природой, с природным окружением. Человек будет вынужден либо «потеснить» действующие элементы своей экономики, либо начать новое широкомасштабное наступление на те немногочисленные оставшиеся островки дикой природы, сохранение которых гарантирует нам будущее. Нетрудно догадаться, что произойдет, если человек изберет второй вариант.

Основные проблемы современной биосферы так или иначе связаны с техногенной деятельностью человека (рис.1). Эволюция человека как биологического вида и человечества в целом привела к изменению естественного биогеохимического круговорота и перераспределению энергии на планете. Можно с уверенностью сказать, что все глобальные проблемы современности прямо или косвенно замыкаются на использовании природных ресурсов Земли.

Рис. 1. Глобальные экологические проблемы биосферы

Экологические процессы в биосфере взаимосвязаны и неразрывны. Нарушение одних процессов неминуемо влечет за собой сдвиги в системе сложившихся связей природных экосистем. Масштабы воздействия хозяйственной деятельности на природную среду стали гигантскими. Ежегодно из земных недр безвозвратно извлекается свыше 100 млрд т полезных (для человека, но не для планеты) ископаемых, выплавляется 800 млн т различных металлов, вносится в почвы свыше 500 млн т минеральных удобрений, около 3 млн т различных ядохимикатов, из которых 1/3 смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается атмосферой.

Известно, что растения испытывают на себе влияние более 15 тыс. видов вредных грибов, более 10 тыс. видов насекомых, более 2 тыс. видов сорняков, не считая вирусов, бактерий и грызунов. Средства борьбы с ними (пестициды) в зависимости от объекта, на который они действуют, делятся на гербициды (уничтожают сорную растительность), инсектициды (действуют на насекомых), зооциды (уничтожают грызунов), фунгициды (действуют на возбудителей грибковых заболеваний), дефолианты (удаляют листья), дефлоранты (удаляют цветки), репелленты (отпугивают животных) и др. В настоящее время существует множество групп препаратов, уничтожающих вредные организмы и растения. В приведенной табл.1 характеризуются основные группы таких препаратов.

Таблица 1. Препараты, используемые в борьбе с вредными организмами и растениями

В настоящее время только в качестве гербицидов ежегодно описывается и патентуется до 5 тыс. соединений. Мировое производство пестицидов составляет более 1,2 млн т, а площадь их применения - 4 млрд га, что в среднем составляет до 30 мг/м2 в год. Грамотное применение ядохимикатов обеспечивает хороший урожай. Но не имеет ли это последствий для окружающей среды и здоровья людей? Можно ли обойтись без химических препаратов, чтобы накормить планету? Скорее всего, пока это невозможно.

По поводу применения ядовитых веществ в настоящее время ведутся ожесточенные дискуссии. Одна точка зрения такова, что без пестицидов нам не обойтись. Многие понимают, что лучше урожай с химией, чем вообще никакого. Значит, необходимо разумно использовать те сильные яды, которые имеются на вооружении у человека. Это тем более актуально, так как пестициды отрицательно воздействуют и на животный мир экосистем. Неоднократно отмечалось прямое отравление насекомых-опылителей пестицидами, а не их остаточными количествами. Однако случаи смертельных отравлений чаще всего происходят не там, где пестицидов применяют много, а там, где их используют безграмотно. Сторонники применения пестицидов оперируют цифрами повышения урожая, однако экономисты подсчитали, что большую часть стоимости этого добавочного урожая съедает стоимость самого пестицида.

К тому жеядохимикаты наносят огромный косвенный ущерб тем, что изменяют естественное соотношение видов в экосистеме. Например, после усиленной обработки плантаций хлопчатника к привычным вредителям - долгоносику и коробочному червю - прибавились табачная тля, хлопковая совка и практически неуязвимый паутинный клещ. Уже сейчас более 500 видов вредных насекомых устойчивы к какому- либо химикату, а около десятка - ко всем без исключения. Правительство Индонезии признало, что использование пестицидов при выращивании риса принесло больше вреда, чем пользы, поскольку в большей степени уничтожены были не вредители, а их естественные враги.

Еще в середине 70-х гг. в XX в. в СССР около 40 % от общего числа ежегодно погибающих зайцев, кабанов, лосей, более 77 % уток, гусей и боровой дичи, свыше 30 % пресноводной рыбы гибло от отравления пестицидами. Таким образом, вывод однозначен: применение пестицидов носит разрушительный для естественных экосистем характер. Количество потребляемых ядохимикатов можно сократить без ущерба для урожая, поскольку 60-90 % химикалий, которыми опрыскивают будущие урожаи, предназначены лишь для того, чтобы улучшать внешний вид продукции, а не ее качество.

Воздействие пестицидов проявляется на разных уровнях организации живого - экологическом, организменном, клеточном и молекулярном. Наиболее заметно влияние пестицидов на уровне целого организма. Вне зависимости от места применения того или иного препарата конечным пунктом накопления пестицидов и их продуктов считаются моря и океаны. Постепенное вымывание пестицидов из почвы приводит к их попаданию в речные бассейны.

Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем, требующих безотлагательного решения. В первую очередь это состояние атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов.

Состояние атмосферы определяет тепловой режим на планете, и он непосредственным образом влияет на защитные функции озонового слоя. Результатом изменения теплового режима могут служить значительные колебания климатических условий. В свою очередь, изменения климата на обширных территориях приведут к тяжелым экономическим последствиям, так как потребуют переориентации многих отраслей мировой экономики.

Напрямую с проблемой охраны атмосферного воздуха связано загрязнение окружающего пространства тяжелыми металлами. К тяжелым относят металлы с большой атомной массой (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, кадмий и др.). В современной промышленности они играют особую роль из- за особенностей строения их атомов, а именно из-за способности легко вступать в реакции с другими соединениями. Именно этими свойствами объясняется и значение тяжелых металлов в функционировании биологических систем. В окрестностях металлургических предприятий загрязнение природной среды тяжелыми металлами может достигать значительных величин, что вызывает нарушение происходящих в природе процессов. Из-за свойства легко принимать и отдавать электроны, а также образовывать стабильные комплексы с протеинами (белки, состоящие из остатков аминокислот, например, ферменты) тяжелые металлы играют важную роль в энергетическом балансе клетки и деятельности ферментов.

Однако эта исключительная подвижность внешних электронов атомов тяжелых металлов может явиться причиной нарушения распределения электронов в клетке и развития токсикозов. Таков схематичный механизм действия тяжелых металлов на живую клетку.

Актуальность проблемы истощения водных ресурсов связана как с огромным водопотреблением, так и с загрязнением поверхностных и подземных вод. В итоге в ряде районов мира возникает острейший дефицит воды.

И наконец, землян уже сейчас тревожит проблема земельных ресурсов. Земельный фонд уменьшается прежде всего из- за строительства, горнопромышленных разработок, почвенной эрозии, засоления, опустынивания.

В последнее время особую остроту приобрела проблема катастрофически быстрого сокращения площадей лесных массивов, особенно тропических. По данным ФАО (продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), площадь под лесами на всем земном шаре составляет около 32 %, из которых 12 % являются труднодоступными. За последние три десятилетия площадь лесов уменьшилась на 1 млрд га, что составляет 20 % их совокупной площади. Это самые большие потери лесных площадей за весь период истории биосферы.

Сведение горных лесов также чревато экологическими последствиями. Со склонов гор, лишенных зелени, дожди смывают почву, делая изменения необратимыми. Новые лесопосадки тут уже не приживутся. На равнинах происходит эрозия почв, земля родит все меньше, местное население лишается хлеба насущного - риса и злаков. Плодородные слои земной коры содержат 2 трлн т углерода, что в 3 раза превышает его количество в атмосфере. После вырубки деревьев углерод окисляется и улетучивается в атмосферу.

Неумеренный расход древесины приводит к возрастающему давлению на лесные экосистемы. Японцы за год выбрасывают столько одноразовых палочек для еды, что вместе взятые они смогли бы составить 10 млн досок длиной 2,5 м, шириной 10 см и толщиной 5 см. Французский исследователь и журналист Люсьен Матье приводит такие цифры. Для печатания воскресных номеров газеты «Нью-Йорк тайме» древесины требуется в 4 раза больше, чем ее содержит весь Булонский лес в Париже. На один номер газеты расходуется 77 га леса. Совсем недавно Соединенные Штаты расходовали в год более 65 млн т бумаги, а это 1 млрд деревьев! Приплюсуйте сюда потребности остальных стран, и вы ужаснетесь. А ведь необходимо учесть, что большая часть древесины расходуется на рекламу. Таким образом, печатая рекламу, мы уничтожаем свое будущее.

Еще одна опасность для биосферы - так называемая «дезертификация» (опустынивание). Исследования в Судане показали, что южная граница Сахары с 1958 по 1975 г. продвинулась к югу почти на 200 км. Территории с наиболее высокой степенью опустынивания составляют в Азии около 19 %, в Африке 23 %, в Австралии 45 % и в Южной Америке около 10 % от общей площади.