 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Глава 5. Население и ресурсы Земли 179
Альтернатива состоит в интенсивном развитии сельскохозяйственного производства, основанном на повышении урожайности возделываемых земель и разведении высокопродуктивных пород скота. В 50-х годах XX века этот процесс происходил в индустриально развитых странах, и его основой послужили широкое внедрение новых высокоурожайных сортов и массированное применение минеральных удобрений и ядохимикатов — пестицидов для борьбы с «вредителями» и сорняками»42 и болезнями растений {пестициды — от латинских слов pestis — зараза и сaedo — убивать). Одновременно в практику земледелия вводи-[ись щадящие методы обработки земли, минимизирующие нарушения структуры почвы и снижающие её эрозию. За счёт этого в 1950—70 гг. произошёл многократный рост урожайности в индустриально развитых странах Северной Америки и Европы. Эту перестройку сельского хозяйства назвали «первой зелёной революцией». Однако она требовала значительных капиталовложений в новую сельскохозяйственную технику, развития соответствующих отраслей химической промышленности и больших затрат энергии, получаемой от ископаемого топлива (горючее для техники и электроэнергия для оросительных систем и индустриального животноводства). Поэтому эта схема оказалась «по карману» только экономически развитым, богатым странам. Проблем относительно бедных и густонаселённых стран Юга она не решила, и там продолжал практиковаться экстенсивный подход.
Две зелёные революции, существенно облегчив решение проблемы питания быстрорастущего человечества (мировое производство зерна выросло более чем пятикратно), привели, однако, к возникновению новых проблем. Во-первых, резко возросла энергоёмкость сельского хозяйства, на нужды которого расходуется примерно 12 % мирового производства нефти. Во-вторых, примерно десятикратный рост применения азотных и фосфатных удобрений привёл к засорению ими пресных, а в некоторых случаях и морских вод. В результате водоёмы эвт-рофицируются, в них гибнет рыба, а вода становится непригодной для использования или требует сложной и дорогой очистки. В-третьих, качество продуктов питания во многих случаях снижается. Например, многие растения поглощают соединения азота по принципу «сколько дадут», и плоды насыщаются нитратными соединениями. При этом не только ухудшаются их вкусовые качества. Нитраты, попав в организм человека, превращаются в нитриты (соли азотистой кислоты HNO2), опасные соединения, обладающие, помимо общей токсичности, канцерогенным действием, то есть способные провоцировать возникновение раковых опухолей. Другим примером может служить использование для ускоренного выращивания скота и птицы гормональных добавок. У людей, систематически потребляющих это мясо, часто возникают гормональные отклонения. Глава 5. Население и ресурсы Земли 181
Рис 5 9 Пищевые пирамиды, на вершине которых находится человек. Приведены средниГоцёнки увеличения концентраций. Последовательная кумуляция опасного токсиканта в каждом звене приводит к росту его концентрации в 100 000—1 000 000 раз
Указанные обстоятельства привели к тому, что в конце XX века фактически началась и сейчас развивается «третья зелёная революция», отличительными особенностями которой являются: • внедрение методов генной инженерии в практику созда • отказ от массированного применения химических удобре • создание особо нетребовательных, но высокоурожайных • замена пестицидов узконаправленными биологическими
Рис 5 10 Пищевые цепи, по которым движутся пестициды. Последовательная кумуляция в каждом звене приводит к росту их концентраций в живых организмах в 100-1 000 000 раз (сравните с рис. 5.9). Соответственно от них больше всего страдают насекомоядные и крупные хищники - естественные враги кровососущих насекомых, насекомых-фитофагов и грызунов С природоохранной точки зрения наиболее существенными чертами третьей зелёной революции является резкое снижение объёмов применения химических удобрений и пестицидов. Это приводит к резкому улучшению состояния пресноводных экосистем и вообще всех природных биоценозов, соседствующих с сельскохозяйственными угодьями. Среди биологических методов борьбы с насекомыми-вредителями наибольшее развитие получили: . разведение и распространение возбудителей заболеваний конкретного вида вредных насекомых-фитофагов или разведение и привлечение на поля их природных врагов — хищных насекомых; • обеспечение благоприятных условий для насекомоядных птиц в частности, с помощью лесонасаждений, создающих места для гнездовий, - приём хорошо известный с давних времён; 184 Часть II. Природопользование и экологическая безопасность • • использование феромонов и гормонов. Последний метод постепенно получает всё большее распространение. У большинства насекомых самка, готовая к спариванию, вырабатывает несколько микрограмм специфического для данного вида летучего феромона — аттрактанта, который самцы данного вида обнаруживают на расстоянии до километра (см. п. 3.6). Синтезированные феромоны используют для заманивания самцов в ловушки с сильными токсическими веществами, чем практически полностью лишают популяцию вредителей возможности размножаться. Другой подход заключается в использовании феромонов для привлечения на поля хищных насекомых. С помощью гормонов вызывают отклонения в жизненном цикле насекомых, что также приводит к гибели их популяции. Основные преимущества этого вида защиты заключаются в его абсолютной избирательности. Уничтожая вредителя, эти вещества никак не действуют на другие виды. Кроме того, вредитель не может выработать генетической (врождённой) устойчивости к этим веществам в отличие от обычных пестицидов. Новые подходы, особенно в части использования методов генной инженерии, подвергаются достаточно яростной критике. И далеко не всегда по существу, а в силу того, что ущемляют экономические интересы целых отраслей промышленности и стран-экспортёров сельскохозяйственной продукции. Особым атакам подвергаются полученные трансгенным путём новые сорта и даже виды растений и сельскохозяйственных животных, что вряд ли обосновано. Вместе с тем применение генной инженерии в ряде случаев и прежде всего в медицине действительно может привести к труднопредсказуемым негативным последствиям как биологическим, так и социальным. 5.3. Природные ресурсы. Общая характеристика. Минеральные ресурсы Земля — благодатная планета с огромными и разнообразными природными ресурсами. Основная масса проблем, с которой сталкивается человечество, связана не с нехваткой ресурсов как таковых, а с их неразумной и неэффективной эксплуатацией. I
Глава 5. Население и ресурсы Земли
К невозобновимым ресурсам относятся прежде всего полезные ископаемые: нефть, уголь, природный газ, уран (энергетические ресурсы и сырьё для химической промышленности), руды многих металлов, фосфаты, как основа фосфорных удобрений, и минеральное сырьё, используемое в строительстве. Потребление всех этих ресурсов во второй половине XX века очень быстро росло, и геологические запасы многих из них сильно истощены. Однако, как это видно из рис. 3.7, содержание алюминия, железа, титана и кремния в земной коре столь велико, что потенциальные ресурсы этих веществ в принципе можно считать также неограниченными. К подобным веществам можно отнести и такие металлы, как золото и ванадий. В силу своей огромной способности к рассеянию эти металлы дороги, хотя их содержание в литосфере и гидросфере сравнительно велико. Проблема состоит в наличии месторождений, где концентрация металла достаточно велика, чтобы его добыча была экономически целесообразна. В табл. 5.1 приведены данные по срокам обеспеченности важнейшими неэнергетическими полезными ископаемыми. Эти сроки рассчитываются как отношение соответствующих запасов к добыче. Меньшая из цифр соответствует наиболее пессимистической оценке, а верхняя — оптимистической. Разброс данных обусловлен неопределённостью в оценках как запасов, так и потребления. В силу наличия больших прогнозных запасов по многим металлам геологоразведка ведётся просто по мере необходимости, поэтому даже при малых сроках обеспеченности нет оснований ожидать возникновения кризисной ситуации по этим ресурсам. Сохранению многих ресурсов полезных ископаемых способствует многократное использование получаемых материалов. Прежде всего, это относится к переделу металлов. В промышлен-но развитых странах сбор и переплавка металлического лома играют всё большую роль. Примерно 50 % стали, около 40 % алюминия и до 70 % меди и свинца в промышленно развитых странах используется повторно, и тенденция к росту вторичного использования постоянно растёт. Хотя эта тенденция и обусловлена в основном чисто экономическими причинами, она весьма благотворна как с точки зрения сохранения рудных ресурсов, так и с точки зрения минимизации ущерба природной среде: снижа- 186 Часть II. Природопользование и экологическая безопасность Глава 5. Население и ресурсы Земли 187
вод, лесов и рыбы в мировом океане. Истощение этих ресурсов грозит, прежде всего, снижением производства продовольствия, а далее — чрезвычайно опасными нарушениями биосферных циклов, рассмотренных в главе третьей. Проблема истощения возобновимых ресурсов и отношения к ним цивилизации подобна проблеме предпринимателя, обладающего определённым капиталом. Возобновимые ресурсы достались человечеству даром — это исходный основной капитал. Разумно им распоряжаясь, его можно даже приумножить и получать прибыль для собственных нужд и запросов. Но если предприниматель будет тратить на удовлетворение своих запросов не только прибыль, но и основной капитал, он рано или поздно разорится. Сегодня ситуация такова, что человечество живёт подобно легкомысленному предпринимателю, растрачивая свой основной капитал — природные ресурсы.
ется энергопотребление, уменьшаются вредные выбросы в атмосферу, сокращаются площади карьерных горных выработок. Ограниченно возобновимые ресурсы — это, например, территория (земля) и плодородные почвы, запасы пресной воды, древесина, пищевые ресурсы в океане и т. п. В перспективе к этим ресурсам, к сожалению, приходится отнести атмосферный воздух и даже океанические воды в силу их значительного загрязнения. Загрязнение, бездумное уничтожение и деградация вследствие избыточной антропогенной нагрузки могут превращать эти ресурсы в невозобновимые. Чрезвычайно важным, но «невидимым» ресурсом является накопленная в биосфере генетическая информация. До тех пор, пока биологический вид существует, это — возобновимая часть генофонда планеты. Однако исчезновение вида ведёт к безвозвратной её утрате. По-настоящему неограниченно возобновимым ресурсом можно считать только солнечную энергию и её производные — энергию ветра и падающей воды. Некоторые ресурсы могут быть невозобновимыми, но в известной мере заменяемыми. Проблема обычно заключается в экономической возможности такой замены. Основные трудности, связанные с истощением ресурсов и с которыми человечество может столкнуться в обозримом будущем, — это дефицит традиционных видов топлива, прежде всего нефти и природного газа, и уничтожение и деградация ограниченных возобновимых ресурсов — плодородных почв, пресных Почва Почти всё, что мы едим, даёт почва. Она же накапливает и очищает пресную воду, обеспечивая питание растений. Растения, в свою очередь, предохраняют почву от разрушения — эрозии под действием выветривания и смыва поверхностными водами. Таким образом, растительность и почва образуют единую систему. Почва представляет собой смесь взаимодействующих между собой неорганических веществ (глина, песок, ил), разложившегося оргагмческого вещества (гумус), воды, воздуха и огромного числа живых организмов — бактерий, простейших, грибов, червей, насекомых и т. д. Зрелая почва вместе с произрастающими на ней растениями есть климаксовый биогеоценоз, состоящий из нескольких слоев — почвенных горизонтов. Вертикальная структура — профиль почвы показана на рис. 5.11. Поверхностный горизонт О состоит из листопада, веток и других органических остатков, гумусовый слой А — это пористая смесь частично разложившихся органических остатков, в которой обитают многочисленные почвенные живые организмы — детритофаги и сапрофаги. Именно этот гумусо-перегнойный слой почвы отвечает за её плодородие. При эрозии почв разрушение слоя А ведёт к потере плодородия. Восстановление этого слоя происходит (если происходит!) в ре-
зультате многолетней сукцессии. Горизонты В и С состоят в основном из неорганического материала и являются долговременными хранилищами для воды, заполняющей поры между минеральными частицами. Дождевая вода, просачиваясь через слои О и А, растворяет минеральные и органические вещества и выносит их в слой Е, откуда они могут вместе с водой подниматься к корням за счет капиллярного эффекта (см. п. 2.2). Корням растений требуется не только вода с растворёнными в ней веществами для питания, но и кислород воздуха для дыхания {аэрация). Способность почвы удерживать воду и поддерживать дыхание корней сильнейшим образом зависит от её пористости, которая в свою очередь определяется минеральной основой почвы, состоящей из частиц различных размеров. Глина состоит из частиц меньших 2 мкм, плотно слипающихся друг с другом, и поэтому глинистые почвы хорошо удерживают влагу и минеральные вещества, но препятствуют аэрации. Пески, состоящие обычно из частиц со средним размером около 200 мкм, плохо держат влагу и питательные вещества. Поэтому суглинки, содержащие примерно равные доли песка и глины, оказываются наилучшей минеральной основой почвы. Глава 5. Население и ресурсы Земли 189
Значительную роль в характере растительности и возможности для растений усваивать питательные вещества играет кислотность почв. Наиболее благоприятными для земледелия являются нейтральные и слабокислые почвы с водородным показателем рН между 6 и 744, так как они обеспечивают наилучшие условия по усвоению растениями минеральных веществ. Некоторые культуры, например картофель и ягоды, хорошо растут и при высоких уровнях кислотности с рН < 6. При выращивании пшеницы или кукурузы кислотность почвы снижают путём внесения на поля извести {известкование почв). Щелочные почвы с рН > 8 засоляются, и требуются специальные меры для борьбы с этим явлением. Выпадение кислотных дождей часто ведёт к нежелательному закислению почв. В почвоведении различают более десятка только основных типов почв. Для земледелия особо важны чернозёмы с мощным, до 50 см, слоем гумуса и суглинистые (подзолистые, серые лесные) почвы, остающиеся после сведения лиственных лесов. Суглинки сравнительно быстро истощаются и требуют постоянного внесения удобрений в гумусовый горизонт. В целом почвенные ресурсы Земли, пригодные для земледелия, в настоящее время исчерпаны примерно на 40 %. Площади, занятые чернозёмами, а также суглинистые почвы, расположенные в областях с наиболее благоприятными для земледелия условиями, практически полностью хозяйственно освоены. Вовлечение новых земель в сельскохозяйственный оборот происходит главным образом за счёт вырубки тропических ле-
Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 779 | Нарушение авторских прав |
только теперь медленно восстанавливаются. Но люди не умеют учиться на чужих ошибках, и ситуация во многом повторилась при «освоении» целинных степей Северного Казахстана и Юго-Западной Сибири в 60—70-х годах XX века. В настоящее время человечество вынуждено признать, что экстенсивное развитие сельского хозяйства себя полностью изжило, и дальнейшее движение по этому пути не только бесперспективно, но и опасно.
42 Слова «вредители» и «сорняки» взяты здесь в кавычки, так как со строго экологической точки зрения только очень немногие виды этих представителей биоты могут быть названы так без кавычек. Дело в том, что появление на полях «вредителей» и «сорняков» есть не что иное, как стремление экосистемы к устойчивому равновесному состоянию, для которого характерно заполнение всех экологических ниш й^ максимум видового разнообразия. Однако именно такое устойчивое состояние неприемлемо для современного сельскохозяйственного производства. В дальнейшем кавычки будут опускаться, но суть дела от этого не меняется.
ISO Часть П. Природопользование и экологическая безопасность
В конце 1960-х годов многолетними усилиями генетиков и селекционеров были получены совершенно новые сорта риса и пшеницы, отличающиеся высокой урожайностью, устойчивостью к болезням и коротким периодом созревания (время вегетации). У этих сортов стебли короче и механически прочнее, чем у обычных, а потому способны нести очень крупные и тяжёлые колосья. При применении дополнительного орошения и удобрений новые сорта дают рост урожая до пяти раз, а благодаря короткому периоду вегетации позволяют в условиях тропического и субтропического климата собирать с одного участка 2—3 урожая за год. Эта «вторая зелёная революция» охватила Китай, Индию, Индонезию, Пакистан, Японию, Мексику и ряд других стран, в которых в целом проживает более половины человечества. Однако в Африке и Южной Америке она затронула только Египет и Аргентину, и эти континенты остались по большей части голодными.
В-четвёртых, широкое применение пестицидов связано с опасностью отравления людей, как острого в результате небрежности, так и систематического, ведущего к опасным хроническим заболеваниям. В этом смысле особую опасность представляет кумуляция (накопление) пестицидов в трофических (пищевых) цепях и пирамидах (см. п. 1.5, рис. 1.8 и 1.9), когда на верхнем уровне находится человек. Пример такой пирамиды показан на рис. 5.9.
182 Часть II. Природопользование и экологическая безопасность
В-пятых, кумуляция пестицидов ведёт к вырождению и гибели многих видов высших животных. Грызуны, насекомые, растения и бактерии, для уничтожения которых предназначены пестициды, сравнительно быстро вырабатывают устойчивость к ним. В тоже время естественные враги этих фитофагов накапливают в своих организмах большие концентрации ядохимикатов, гораздо менее способны выработать устойчивость к пестицидам и погибают (рис. 5.10). В результате возникает порочный замкнутый круг: для сохранения урожая приходится прибегать к всё более сильным пестицидам во всё больших количествах, но эти меры оказываются всё менее эффективными. Вместо желаемой гибели вредителя происходит раскачка численности его популяции, и провоцируются процессы, подобные показанным на рис. 1.6 и 1.12.
43 Выведение новых пород и сортов с помощью генной инженерии принципиально отличается от классической селекции. Последняя использует наличный генетический материал биологического вида и искусственный направленный отбор (селекцию). Генная инженерия непосредственно изменяет набор генов биохимическими методами, причём широко используется включение генов одного вида в геном другого (трансгенные сорта).
использование домашней птицы для очистки садов от на
Все используемые человеком природные ресурсы обычно разделяют на три категории: невозобновимые, ограниченно возобновимые и неограниченно возобновимые.
Таблица 5.1. Сроки обеспеченности некоторыми полезными ископаемыми (годы)
Структура почвы и её сохранность сильнейшим образом зависят от растений, корни которых пронизывают её верхние горизонты. Биомасса корней может составлять от 10 до 99 % от биомассы растений. Биогеоценозы с относительно большой массой корней обладают и большей устойчивостью к неблагоприятным воздействиям, так как сеть корней препятствует эрозии. Для плодородия почвы чрезвычайно важно наличие в ней почвенных бактерий, прежде всего фиксаторов азота, грибов-детри-тофагов и дождевых червей, которые помимо переработки органических остатков производят непрестанное рыхление почвы, обеспечивая её аэрацию и улучшая структуру. Поэтому в хорошей почве количество дождевых червей должно быть порядка миллиона на гектар и более.
44 Определение водородного показателя см. в гл. 4.
