Пути решения экологических проблем

Ход исторических связей между природой и человеком по Н.Ф. Реймерсу (1994) приводит к одновременным переменам в природе и в формах хозяйства. Формы хозяйства, меняясь вследствие затруднений, происходящих от перемен в природе, в свою очередь, вызывают цепные реакции в природе. Постоянная обратная связь получила название закона обратной связи взаимодействия человек--биосфера П. Дансеро (1957) или закона бумеранга, иначе -- четвертого закона Б. Коммонера (1974): «ничто не дается даром». Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возвращено. Платежа по этому векселю нельзя избежать. Он может быть только отсрочен. Неизбежность платежей подчеркивается и законом незаменимости биосферы. Его формулировали многие исследователи, такие, как В. И. Вернадский, Д. П. Марше, Э. Рек-лю и др. Например, В. Г. Горшков (1990) данный закон формулирует следующим образом: «Нет никаких оснований для надежд на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды с той же степенью точности, что и естественные сообщества. Сокращение естественной биоты в объеме, превышающем пороговое значение, лишает устойчивости окружающую среду, которая не может быть восстановлена за счет создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству... Биосфера... представляет собой единственную систему, обеспечивающую устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях... Необходимо сохранять естественную природу на большей части поверхности Земли».

Незаменимая биосфера до определенного времени работала в рамках принципа ЛеШателье-Брауна (разд. 12.11), что для этой фазы эволюции сформулировано в виде закона обратимости биосферы П. Дансеро (1957): биосфера стремится к восстановлению экологического равновесия тем сильнее, чем больше давление на нее. Это стремление продолжается до достижения экосистемами климаксовых фаз развития. В то же время П. Дансеро (1957) сформулировал закон необратимости взаимодействия человек -- биосфера: возобновимые природные ресурсы делаются невозобновимыми в случае глубокого изменения среды, значительной переэксплуатации, доходящей до поголовного уничтожения или крайнего истощения, а отсюда превышения возможностей их восстановления. Такова, например, фаза развития системы взаимоотношений человек--природа в наши дни. Современная цивилизация и культура не обеспечивают стабильных условий существования на Земле ни жизни, ни человека как ее части. Это заключение находит отражение в правиле меры преобразования природных систем: в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие им сохранять свойство самоподдержания (самоорганизации и саморегуляции). Так как свойство и саморегуляция природных систем поддерживается двумя механизмами -- соотношением экологических компонентов внутри системы и взаимодействием пространственно выраженных подсистем, относящихся к системам того же уровня, то данное правило справедливо для обоих этих механизмов.

Таким образом, из правила меры преобразования природных систем можно прийти к следующим выводам:

1. Единица (возобновимого) ресурса может быть получена лишь в некоторый, определяемый скоростью функционирования системы (и их иерархии), отрезок времени. В течение этого отрезка нельзя переходить рубежи ограничений, диктуемых всеми теориями экологии.

2. Перешагнуть через фазу последовательного развития природной системы с участием живого, как правило, невозможно.

3. Рациональное проведение хозяйственных мероприятий лишь в рамках некоторых оптимальных размеров, выход за которые в меньшую и большую стороны, снижает их хозяйственную эффективность.

4. Преобразовательная деятельность не должна выводить природные системы из состояния равновесия путем избытка какого-то из средообразующих компонентов. Если это необходимо, то требуется достаточная компенсация в виде относительно непреобразованных природных систем.

5. Преобразование природы дает локальный или региональный выигрыш за счет ухудшения каких-то показателей в смежных местностях или в биосфере в целом.

6. Хозяйственное воздействие затрагивает не только ту систему, на которую оно направлено, но и ее надсистемы, которые в соответствии с принципом ЛеШателье-Брауна «стремятся» нивелировать производимые изменения. В связи с этим расходы на преобразование природы никогда не ограничиваются лишь затратами на непосредственно планируемые воздействия.

7. Природные цепные реакции никогда не ограничиваются изменениями вещества и энергии, но затрагивают динамические качества систем природы.

8. Вторичное постепенно сложившееся экологическое равновесие как правило, устойчивее, чем первичное, но потенциальный «запас преобразований» при этом сокращается.

9. Несоответствие «целей» естественно-системной регуляции в природе и пелей хозяйства может приводить к деструкции природного образования, т.е. силы природы и хозяйственных преобразований в ходе противоборства сначала «гасят» друг друга, а затем природная составляющая начинает разрушаться.

10. Технические системы воздействия в длительном интервале времени всегда менее хозяйственно эффективны, чем направляемые естественные.

Антропогенные преобразования природных систем имеют достаточно четкие ограничения. Здесь выявляются и некоторые более частные закономерности, например, нашедшие отражение в законе убывающей отдачи А. Тюрго--Т. Мальтуса: повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности (урожайности). Данный закон стал старой азбучной истиной сельскохозяйственной экологии.

Обратные связи, которые были изложены выше в законе бумеранга и правиле меры преобразования природных систем, дают подоснову закона, или правила, демографического насыщения: в глобальной или регионально изолированной совокупности количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека. Вместе с тем человечество создает давление на среду не столько биологически, сколько техногенно. С другой стороны, фактически в конце XX в. наблюдалось не демографическое насыщение, а с учетом всех потребностей человека, чрезвычайное перенасыщение. Несоблюдение правила демографического насыщения дает резкий дисбаланс в системе взаимоотношений человек--природа. К этому сдвигу равновесия может добавить и воздействие группы биоэкологических факторов, которые зависят от плотности видового населения. Не исключается ситуация, когда об ограничивающих механизма реализуются одновременно, и произойдет демографическая катастрофа.

Для первобытных людей территория Земли была неисчерпаемым ресурсом. Одаако сегодня, когда продолжается рост населения, а планета имеет ограниченные размеры, становится очевидным, что на Земле не может быть ничего бесконечного, так как часть не может быть больше целого, а отсюда для человека нет неисчерпаемых природных ресурсов. Растущая часть -- человечество со все возрастающими потребностями может легко исчерпать ресурсы любой емкости. Территория планеты для современного человечества становится исчезающе малой при всей ее огромной величине. Ресурсы, которые считались неисчерпаемыми (поток солнечной энергии и другие мощные природные явления) по сравнению с энергопотреблением человечества, оказываются резко ограниченными из-за лимитов востребования. Приходится признать действие закона ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов: все природные ресурсы и естественные условия Земли конечны. Ограниченность природных ресурсов оказывает воздействие на производительные силы общества, а через них на социальные отношения. Наблюдается соответствие между развитием производительных сил и природно-ресурсным потенциалом общественного прогресса.

Экологические кризисы и революции происходили многократно (см. рис. 13.20,13.21 и 1).

Древнейшим экологическим кризисом являлся кризис перепромысла крупных животных-консументов. Кризис продуцентов был эпохой перепромысла растительного материала. Современный экологический кризис оказался кризисом редуцентов, которые не могут разложить загрязнители, производимые человечеством, в первую очередь тех, которые не имеют природных аналогов, а следовательно, и организмов для их утилизации и превращения в исходные химические элементы.

Рис. 1 - Уничтожение гигантских представителей млекопитающих Евразии в доисторическое время (по Ф. Рамаду, 1981): 1 -- европейский бизон; 2 -- азиатский лев (древний ареал); 3, 4, 5 -- сайгак (3 -- древний ареал, 4 -- современный, 5 -- места существования еще в 1920 г.); 6 -- яванский носорог (древний ареал)

Существует и действует правило интегрального ресурса: конкурирующие в сфере использования конкретных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемый экологический компонент или всю экологическую систему в целом (рис. 2).

Конкурентное использование ресурсов затрагивает как отдельные компоненты, так и все стороны природных систем. В основном эта конкуренция носит натуральный и локально-экономический характер. Мирового «экологического» рынка или рынка природных ресурсов все еще нет, что в условиях глобальности воздействий человечества на природу нельзя считать нормальным. В силу закона падения природно-ресурсного потенциала такой рынок, несомненно, сформируется, что уже и происходит. При приближении природно-ресурсного потенциала к общественно неприемлемому уровню сменится технология и изменится общественная реакция или окончательно сформируется новая общественно-экономическая формация.

Рис. 2 - Схема интегрального ресурса (по Н. Ф. Реймерсу, 1994)

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. Так, на одного человека в каменном веке расход энергии (в ккал за сутки) был равен 4 тыс., в аграрном обществе -- 12 тыс., в индустриальную эпоху -- 70 тыс., а в передовых развитых странах конца XX в.-- 230--250 тыс., или в 58--62 раза больше, чем у наших далеких предков.

С начала XX в. количество энергии, которое затрачивалось на единицу сельскохозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8--10раз, на единицу промышленной продукции -- в 10--12 раз. Общая энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства в промышленно развитых странах примерно в 30 раз ниже, чем при примитивном земледелии. Нередко увеличение затрат энергии на обработку полей, удобрения в десятки раз, приводит к незначительному (10--15%) повышению урожайности. Это связано с необходимостью одновременно с улучшением агротехники учитывать общую экологическую обстановку, налагаемые ею ограничения. Отсюда вывод: рост энергетических затрат не может продолжаться бесконечно. Можно рассчитать вероятный момент неизбежного перехода на новые технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, таким образом избежав теплового (термодинамического) кризиса и ослабив ход современного экологического кризиса.

Н.Ф. Реймерс (1994) делает вывод, что экологический кризис в 90-х гг. XX в. явно усиливается. Не соблюдая закон оптимальности и вытекающее из него правило меры преобразования природных систем, люди вызывают к жизни правило неизбежных цепных реакций «жесткого» управления природой. «Жесткое», большей частью техническое, управление природными процессами влечет цепные природные реакции, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлимой в длительном интервале времени. Техногенные изменения вызывают действие закона внутреннего динамического равновесия и увеличения энергетических затрат. Экономические цели, к которым стремятся люди, нередко оказываются в тени мощных цепных реакций. Так, если бы была осуществлена переброска части стока северных рек Сибири в Среднюю Азию, то закон внутреннего динамического равновесия и другие законы были бы нарушены настолько глубоко, что могла бы произойти широкорегиональная катастрофа.

В настоящее время положение весьма зыбкое, и многие ученые полагают, что человечество, если оно хочет сохранить цивилизацию, должно решить экологические проблемы в ближайшее время.

2. Пути решения экологических проблем

природа человек экологический проблема

Сбалансированное развитие человечества -- путь к решению современных экологических проблем. Сбалансированное развитие, Международная комиссия по охране окружающей среды и развитию ООН характеризует как путь социального, экономического и политического прогресса, который позволит удовлетворить нужды настоящего и будущих поколений. Иными словами, человечество должно научиться «жить по средствам», использовать природные ресурсы, не подрывая их, вкладывать деньги, образно выражаясь, в «страховку» -- финансировать программы, направленные на предотвращение катастрофических последствий собственной деятельности. К таким важнейшим программам следует отнести: сдерживание роста населения; развитие новых промышленных технологий, позволяющих избежать загрязнения, поиск новых, «чистых» источников энергии; увеличение производства продовольствия без роста посевных площадей.

Регулирование рождаемости. Четыре основных фактора определяют численность народонаселения и скорость ее изменения:

разница между коэффициентами рождаемости и смерти, миграция, фертильность и количество жителей в каждой возрастной группе. Пока коэффициент рождаемости выше коэффициента смертности, население будет увеличиваться со скоростью, зависящей от положительной разницы между этими величинами. Среднегодовая величина изменения населения отдельной области, города или страны в целом определяется по соотношению (новорожденные+иммигранты) -- (умершие+эммигранты). Численность населения Земли или отдельной страны может выравняться или стабилизироваться только после того, как суммарный коэффициент фертилъности -- среднее число детей, рожденных женщиной за ее репродуктивный период, -- будет равен или ниже среднего уровня простого воспроизводства, равного 2,1 ребенка на женщину. При достижении уровня простого воспроизводства требуется некоторое время для стабилизации роста населения. Продолжительность этого периода зависит в первую очередь от количества женщин, которые находятся в репродуктивном возрасте (15--44 года), и от числа девочек моложе 15 лет, вступающих вскоре в свой репродуктивный период.

Промежуток времени, в течение которого рост населения мира или отдельной страны стабилизируется, после того как средний коэффициент фертильности достигнет или упадет ниже уровня простого воспроизводства, зависит также от возрастной структуры населения -- процентного соотношения женщин и мужчин в каждой возрастной категории. Чем больше женщин в репродуктивном (15--44 лет) и в дорепродуктивном (до 15 лет) возрасте, тем длиннее период, который потребуется жителям, чтобы достичь нулевого прироста населения (НПН). Основные изменения в возрастной структуре населения, происходящие вследствие высокой или низкой фертильности, имеют демографические, социальные и экономические последствия, которые длятся в течение жизни целого поколения или даже больше.

Нынешние темпы роста населения не могут сохраняться долго. Специалисты утверждают, что уже к концу XX в. Общая численность людей превышает допустимую в несколько раз. Естественно, это определяется не по биологическим потребностям человека в пище и т. д., а по качеству жизни, достойному конца XX в., и удельному давлению на среду, возникающему при стремлении к обеспечению данного качества существования. Существует мнение, что ко второй половине XXI в. население Земли стабилизируется на уровне 10млрд человек. Этот прогноз основывается на предположении, что рождаемость в развивающихся странах снизится. Практически во всем мире признается необходимость регулирования рождаемости. В большинстве развивающихся стран существуют правительственные программы по контролю за рождаемостью. Проблема заключается в том, что рождаемость снижается параллельно с ростом уровня благосостояния, а при современном быстром темпе роста населения благосостояние можно поднять только при очень высоких темпах экономического развития. Нагрузка на окружающую среду в данной ситуации может превысить допустимый уровень. Снижение рождаемости -- единственный приемлемый способ вырваться из этого порочного круга.

Устойчивое развитие в глобальной системе «Общество-природа». Конференция ООН по окружающей среде и развитию, проходившая в 1992 г. в Рио-де-Жанейро, приняла для всех стран нашей планеты на XXI в. концепцию устойчивого развития как руководство к действию.

Устойчивое развитие--это обеспечение потребностей настоящего времени без ущерба основополагающим параметрам биосферы и не ставящим под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои потребности (рис.3).

Рис. 3 - Спираль устойчивого развития

В глобальной системе «общество -- природа» устойчивое развитие означает соблюдение динамического равновесия в социоэкосистемах разного уровня. Компонентами социоэкосистем является общество (социальные системы) и природная среда (эко-и геосистемы).

При ограниченных ресурсных возможностях нашей планеты для непрерывного развития социоэкосистем необходимо поддержание со стороны общества и развития природной средой.

Рациональное управление природными ресурсами. Ограниченность ресурсов Земли является на рубеже XXI в. одной из наиболее актуальных проблем человеческой цивилизации. В связи с этим одним из важнейших условий современности можно считать решение задач по рациональному управлению природными ресурсами. Их выполнение требует не только обширных и глубоких знаний закономерностей и механизмов функционирования экологических систем, но и целенаправленного формирования нравственного фундамента общества, осознания людьми единства с природой, необходимости перестройки системы общественного производства и потребления.

Для сознательного и квалифицированного управления экономикой и природопользованием необходимо:

-- определить цели управления;

-- разработать программу их достижения;

-- создать механизмы реализации поставленных задач.

Стратегия развития промышленности, энергетики и борьба с загрязнениями. Главным, стратегическим направлением развития промышленности является переход на новые вещества, технологии, которые позволяют уменьшить выбросы загрязнений. Используется общее правило, что предотвратить загрязнение легче, чем ликвидировать его последствия. В промышленности для этого применяются системы очистки сточных вод, оборотное водоснабжение, газоулавливающие установки, на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются специальные фильтры. Переход на новые, более «чистые» источники энергии также способствует уменьшению загрязнения природной среды. Так, сжигание на ГРЭС или ТЭЦ природного газа вместо угля позволяет резко снизить выбросы диоксида серы.

Для всех стран мира крупнейшими, практически неиссякаемыми вечными и возобновимыми источниками энергии являются солнце, ветер, текущие воды, биомасса и внутреннее тепло Земли или геотермальная энергия (рис. 4).

Рис. 4 - Возобновляемые энергоресурсы (по Б. Небелу, 1993)

Технологии использования солнечной энергии быстро развиваются. Фотоэлектрогенераторы уже находят широкое применение, а стоимость производимого ими киловатт-часа энергии в середине 80-х годов по сравнению с 1973 годом сократилась в 50 раз. Ожидается дальнейшее сокращение того же порядка к концу XX в. благодаря применению более эффективных полупроводников и других технологических новшеств. Термоэлектрические генераторы производят более дешевую энергию, и их использование открывает перспективу получения большого количества энергии в аридных районах и ее экспорта в страны с умеренным климатом. Солнечные водонагреватели установлены в 90% всех домов на Кипре, в Израиле 65% горячей воды, используемой в быту, поступает из простых активных гелиосистем. Около 12% домов в Японии и 37% в Австралии также используют такие системы.

Концентрация солнечной энергии для производства высокотемпературного тепла и электричества может быть осуществлена в системах, где громадные управляемые компьютерами зеркала фокусируют солнечный свет на центральный коллектор тепла, обычно расположенный наверху высокой башни. Эта сконцентрированная солнечная энергия позволяет получить сравнительно высокие температуры, необходимые для индустриальных процессов или для производства пара под высоким давлением для вращения турбин и выработки электричества.

Прямое преобразование солнечной энергии в электричество может быть осуществлено при помощи фотоэлементных ячеек, обычно называемых солнечными батареями. В середине 90-х гг. XX в. солнечные батареи снабжали электроэнергией около 15 тыс. домов в разных странах мира.

В некоторых регионах, обладающих особыми условиями, энергия ветра является неограниченным источником энергии. Ветроэнергетические системы, как правило, имеют относительно высокий коэффициент полезного действия, не выделяют углекислый газ или другие загрязнители воздуха, при эксплуатации не требуют воды для охлаждения. В Дании и других странах европейского Севера ветряные двигатели дают не менее 12% электроэнергии. Ветроэнергетические установки не нуждаются в воде, что делает их особенно актуальными в аридных и семиаридных районах.

С XVII в. кинетическая энергия падающей и текущей воды рек и ручьев используется для выработки электричества на небольших и крупных гидроэлектростанциях. Электричество, вырабатываемое силой падающей воды, является скрытой формой солнечной энергии, благодаря которой происходит гидрологический цикл. В 90-х гг. XX в. на долю гидроэнергии приходился 21% вырабатываемого в мире электричества и 6% всей энергии. Страны и районы, расположенные в горах и на высокогорных плато, имеют наибольший гидроэнергетический потенциал.

В гидроэнергетике получают распространение бесплотинные ГЭС, не наносящие ущерба земельным и водным ресурсам.

Энергия приливов у побережий морей и океанов может использоваться для выработки электричества путем создания плотины, отсекающей залив от морей. Если разница между полной и малой водой достаточно велика, кинетическая энергия этих ежедневных приливных течений, обусловленных приливообразующими силами Луны, может быть использована для вращения турбин, размещенных в плотине и вырабатывающих электричество. Использование энергии приливов для производства электричества имеет целый ряд преимуществ. Прилив как источник энергии практически бесплатен, а коэффициент полезного действия достаточно высок. Не происходит выбросов в атмосферу углекислого газа, загрязнение воздуха и нарушения почвы незначительны.

На Земле есть около 15 мест, где амплитуда приливов и отливов достигает такой величины, что позволяет строить плотины для выработки электроэнергии.

Океаническая вода аккумулирует огромное количество солнечного тепла. Заслуживает внимания практическое использование большой разницы температур холодных глубинных и теплых поверхностных вод тропических океанов для выработки электроэнергии. Разность температур между поверхностью и глубиной в 600 м там, где проходит теплый Гольфстрим, может достигать 22°С. Принцип работы ОТЕС (океаническая тепловая энергия) сводится к попеременному использованию слоев воды с разной температурой для кипячения и конденсации рабочей жидкости. В промежутках ее пары при высоком давлении вращают турбину.

Солнечные пруды -- сравнительно дешевый способ улавливать и запасать солнечную энергию. Искусственный водоем частично заполняется рассолом (очень соленой водой), сверху которого находится пресная вода. Солнечные лучи без помех проходят через пресную воду, но поглощаются рассолом, превращаясь при этом в тепло. Горячий раствор соли может циркулировать по трубам, отапливая помещения или использоваться для выработки электричества. Им нагревают жидкости с низкой точкой кипения, которые, испаряясь, приводят в движение турбогенераторы низкого давления. В связи с тем что солнечный пруд представляет собой высокоэффективный теплоаккумулятор, с его помощью можно получать энергию непрерывно.

Перспективным является использование тепла земных недр или геотермальной энергии. В недрах Земли в результате распада природных радиоактивных веществ идет постоянное высвобождение энергии. Внутренняя часть планеты представляет собой расплавленную горную породу, которая время от времени вырывается наружу в виде вулканических извержений. Это огромное тепло поднимается к поверхности Земли в форме воды и пара с температурой до 300°С. Ресурсы разогретых эндогенным теплом горных пород в 20 раз превышают запасы горючих ископаемых. Геотермальная энергия практически неисчерпаема и вечна, может быть использована для выработки электроэнергии и для обогрева домов, учреждений и промышленных предприятий.

В связи с сокращением запасов нефти и природного газа о водороде (Н2) нередко говорят как о «топливе будущего». Водород легко воспламеняющийся газ, который можно использовать в быту вместо природного, слегка изменив распределительные сети и горелки. Водород может служить и горючим для автомобилей с небольшой модификацией карбюратора. Водород может сжигаться в реакциях с кислородом на электростанции, в специально спроектированном автомобильном двигателе или в топливных элементах, которые преобразуют химическую энергию в постоянный ток. Топливные элементы, работающие на смеси водорода и воздуха, имеют коэффициент полезного действия 60--80%. С экологической точки зрения, использование водорода в качестве топлива значительно чище и безопаснее для окружающей среды, так как единственный побочный продукт горения здесь вода: 2Н + О2 2Н2О + Кинетическая энергия. Проблема использования водорода как топлива заключается в том, что он практически в свободном виде не встречается на Земле. Весь он уже окислился до воды. Однако он может быть получен химическим путем из таких природных ресурсов, как уголь и природный газ, за счет использования тепла, электричества и, возможно, солнечной энергии для разложения пресной и морской воды и т. д.

Все большую роль приобретает энергетическое использование биомассы -- органического растительного вещества, производимого солнечной энергией в процессе фотосинтеза. Некоторые из этих растительных веществ могут сжигаться как твердое топливо (древесина и древесные отходы, сельскохозяйственные отходы и городской мусор и др.) или преобразовываться в более удобное газообразное (смесь 60% метана и 40% углекислого газа) или жидкое (метиловый или этиловый спирт) биотопливо. В конце 80 -- начале 90-х гг. XX в. на биомассу, главным образом в виде дров и навоза, использовавшуюся для отопления жилищ и приготовления пищи, приходилось около 15% энергии, вырабатываемой в мире.

В целом же следует отметить, что человечество не может и не должно зависеть от одного невозобновимого источника энергетических ресурсов, такого, как нефть, уголь, природный газ или ядерное топливо. Напротив, мир и Россия должны больше рассчитывать на повышение энергоэффективности и комплексное использование вечных и возобновимых источников энергии.

Рациональное использование минеральных ресурсов. Из-за несовершенства технологии добычи и переработки минеральных ресурсов наблюдается разрушение биоценозов, загрязнение окружающей среды, нарушение климата и биогеохимических циклов. К рациональным подходам к извлечению и переработке природных минеральных ресурсов относятся:

-- максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

-- рекультивация (восстановление) земель после использования месторождений;

-- экономное и безотходное использование сырья в производстве;

-- глубокая очистка и технологическое использование отходов производства;

-- вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

-- использование технологий, позволяющих проводить концентрацию и извлечение рассеянных минеральных веществ;

-- использование природных и искусственных заменителей дефицитных минеральных соединений;

-- разработка и широкое внедрение замкнутых циклов производства;

-- применение энергосберегающих технологий и т. д. Некоторые из современных производств и технологий отвечают многим из этих требований, но вместе с тем нередко они еще не стали нормой производственной сферы и природопользования в мировом масштабе. Например, отходы производства представляют собой неиспользованное вещество, на создание которого затрачен определенный труд. Отсюда выгоднее использовать отходы в качестве исходного сырья для других целей, чем их просто разлагать (рис. 5).

Рис. 5 - Взаимосвязь производств

Полное использование отходов возможно путем создания замкнутых технологических процессов, объединения мелких предприятий в крупные производственные комплексы, где отходы одних могут служить сырьем для других. В этом случае значительно повышается эффективность использования природных ресурсов, но и до минимума сводится химическое загрязнение природной среды.

Создание новых технологий должно сочетаться с грамотной экологической экспертизой всех, особенно широкомасштабных проектов в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и других видах деятельности человека. Проводимая специальными независимыми органами, такая экспертиза позволит избежать многих просчетов и непредсказуемых последствий реализации этих проектов для биосферы.

Стратегия развития сельского хозяйства. В конце XXв.объ-ем мировой сельскохозяйственной продукции рос быстрее, чем население. Однако этот рост сопровождается, как известно, существенными издержками: сведением лесов для расширения посевных площадей, засолением и эрозией почв, загрязнением среды удобрениями, пестицидами и т. д.

В дальнейшем развитии сельского хозяйства стратегическим направлением является повышение урожайности, позволяющей обеспечить растущее население продовольствием без увеличения посевных площадей. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур может быть достигнуто за счет расширения орошения. Большое значение, особенно при недостатке водных ресурсов, должно придаваться капельному орошению, при котором вода рационально используется путем непосредственной ее подачи к корневой системе растений. Другой путь -- выведение и возделывание новых сортов сельскохозяйственных культур. Возделывание новых сортов, например зерновых культур, более продуктивных и устойчивых к болезням, дало в последние десятилетия XX в. основной прирост сельскохозяйственной продукции. Этот успех селекционеров был назван «зеленой революцией».

Урожайность повышается при чередовании возделываемых культур (севооборотах) применительно к зональным условиям, а нередко и при переходе от монокультуры к смешанным посевам, например, совместному выращиванию зерновых культур с бобовыми, особенно на кормовые цели.

Известно, что природные многовидовые ассоциации растений значительно реже страдают от вспышек развития насекомых-вредителей, возбудителей болезней, чем популяции монокультур в агроценозах. Это объясняется высокой концентрацией сельскохозяйственных культур, что делает их удобным объектом для многочисленных хищников, паразитов, возбудителей заболеваний и других вредных организмов, освобождающихся от конкуренции, присущей им в естественной обстановке. Отсюда важным путем повышения урожайности является снижение потерь от вредителей, болезней и сорняков путем интегрированной системы защиты сельскохозяйственных культур, где особое значение в борьбе с вредными организмами придается агротехническим, селекционным, семеноводческим приемам, севооборотам, биологическим методам. Химический метод применяется в крайних случаях, в годы, когда вредные организмы превышают порог вредоносности, создается угроза потерь урожая и другие приемы не дают возможности предотвратить эти потери.

Для получения максимального урожая и длительного поддержания плодородия почвы технология внесения удобрений также сложна и требует определенной экологической культуры. Оптимальное соотношение между минеральными и органическими удобрениями, их нормы, сроки, способы и место внесения, использование полива и рыхление почвы, учет погодных условий -- это неполный перечень факторов, которые влияют на эффективность применения удобрений.

Повышение нормы, неправильные сроки или способы внесения, например азотных удобрений, приводят к накоплению их в почве, а в растениях, соответственно, нитратов, вредных в избыточных количествах для человека. Поверхностное и чрезмерное внесение удобрений приводит к частичному их смыву в реки, озера, отравлению воды, гибели животных и растений. Многочисленные примеры нерационального обращения с удобрениями свидетельствуют о необходимости тщательного и серьезного выполнения всех работ в этой отрасли сельского хозяйства.

Вероятно, в XXI в. сельское хозяйство современного типа сохранится. В его развитии нынешние тенденции позволяют надеяться, что растущее население Земли будет обеспечено продовольствием.

Сохранение природных сообществ. Основа благосостояния человечества в будущем -- сохранение природного разнообразия. Устойчивость в функционировании биосферы обеспечивает разнообразие природных сообществ.

Животные в сообществах характеризуются определенной продуктивностью, производимой в единицу времени новой биомассой. Человек при использовании изымает часть биомассы в виде урожая, представляющего собой ту или иную долю биопродукции. Снижение продукции может происходить из-за наличия внутривидовой или межвидовой конкуренции, воздействия неблагоприятных условий внешней среды и других факторов. Разница между ней и урожаем может значительно сократиться и даже стать отрицательной. В последнем случае изъятие будет превышать естественный прирост биомассы того или иного вида животных, популяций.

Разумное использование биологических ресурсов состоит:

-- в поддержании продуктивности популяции на максимально высоком уровне;

--сборе урожая, величина которого максимально близка к производимой популяцией продукции.

Данное регулирование предполагает глубокое знание экологии эксплуатируемого вида, популяции, выработку и соблюдение норм и правил использования.

Существует три канала, по которым может осуществляться управление продуктивностью популяции: рождаемость, смертность, скорость роста особей. Эти характеристики находятся под влиянием целого ряда факторов: пищевых ресурсов, состояния климата и почв, наличия влаги, света, тепла, плотности популяции, взаимодействия с другими видами, наличия болезней, паразитов и т. д. Поддерживая благоприятные условия и подавляя отрицательные воздействия, тем самым человек может регулировать продуцирование биомассы, добиваясь максимальной его скорости. Изменяя интенсивность изъятия биомассы или величины собираемого урожая, человек может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на ту или иную популяцию.

В материальном производстве человек использует в настоящее время незначительный процент видов. Несомненно, в будущем могут быть использованы полезные свойства большего числа видов при условии, если они к тому времени сохранятся. Сохранение природных сообществ важно не только для материального благополучия, но и для полноценного существования человека.

В настоящее время ясно, что для сохранения видового разнообразия необходимы: полная охрана ландшафтов как комплексов экосистем; частичная охрана природных объектов при возможно полном сохранении целостности или облика ландшафта; создание и поддержание оптимального антропогенного ландшафта (рис. 6).

Две первые формы охраны ландшафта связаны с заповедными территориями-заповедниками и национальными парками.

Заповедники -- высшая форма охраны природных ландшафтов. Участки суши и водных пространств, изъятые в установленном порядке из какого бы то ни было хозяйственного использования и надлежащим образом охраняемые. В заповедниках подлежат охране все присущие его территории или акватории природные тела и взаимосвязи между ними. Охраняется природно-территориальный комплекс в целом, ландшафт со всеми его компонентами.

Рис. 6 - Схема взаимосвязей целей создания особо охраняемых территорий (по Н. Ф. Реймерсу, 1990): Р. -- ресурсоохранные территории; 3. -- заповедно-эталонные охраняемые территории; Рц. -- часть средообразующих и ресурсоохранных территорий, выделенная для целей рекреации (дополняется урбанистскими рекреациями и территориями отдыха в культурных ландшафтах); П.-И. -- часть средооб-разующих и ресурсоохранных территорий, выделенная в познавательно-информационных целях; С. --с редообразующие охраняемые природные и природно-антропогенные территории; Об. -- объекто-защитные охраняемые природные и природно-антропогенные территории; Г. -- участки специального сохранения генофонда (коллекции сортов культурных растений), в том числе совмещающие цели обучения и пропаганды (экологические и ботанические сады и т. п.)

Основное назначение заповедников -- служить эталонами природы, быть местом познания хода естественных, не нарушенных человеком процессов, свойственных ландшафтам определенного географического региона. В 90-х гг. XX в. в России насчитывалось 75 заповедников, в том числе 16 биосферных, общей площадью 19970,9 тыс. га. Был открыт международный российско-финляндский заповедник «Дружба-2», проводилась работа по созданию новых международных заповедников в пограничных районах: российско-норвежский, российско-монгольский, российско-китайско-монгольский.

Национальные парки -- это участки территории (акватории), выделенные для сохранения природы в эстетических, оздоровительных, научных, культурных и просветительских целях. В большинстве стран мира национальные парки являются основной формой охраны ландшафтов. Национальные природные парки в России стали создаваться в 80-е гг., а в середине 90-х гг. в XX в. их насчитывалось около 20, общей площадью более 4 млн. га. В большинстве своем их территории представлены лесами и водными объектами.

Заказники. В России кроме «абсолютной» охраны территории (ландшафта) широко распространен неполный режим охраны в заказниках. Заказники -- это участки территории или акватории, на которых в течение ряда лет или постоянно в определенные сезоны или круглогодично охраняются отдельные виды животных, растений или часть природного комплекса. Хозяйственное использование остальных природных ресурсов разрешается в такой форме, которая не наносит ущерба охраняемому объекту или комплексу.

Заказники разнообразны по своим целям. Они создаются для восстановления или увеличения численности охотничье-промысловых животных (охотничьи заказники), создания благоприятной обстановки для птиц во время гнездования, линьки, миграций и зимовок (орнитологические), охраны мест нереста рыб, нагула молоди или мест их зимних скоплений, сохранения особо ценных лесных рощ, отдельных участков ландшафта, имеющих большое эстетическое, культурное или историческое значение (ландшафтные заказники).

Общее количество заказников в 90-х гг. XX в. в России составляло 1519, из них федерального значения -- 71, местного 1448. Они занимали 3% территории страны.

Памятники природы -- это отдельные невосполнимые природные объекты, имеющие научное, историческое и культурно-эстетическое значение, например пещеры, гейзеры, палеонтологические объекты, отдельные вековые деревья и т. д.

В России имеется 29 памятников природы федерального значения, которые занимают площадь 15,5 тыс. га и расположены большей частью на европейской территории. Число памятников природы местного значения насчитывает несколько тысяч.

В Курганской области в 90-х гг. XX в. 91 природный объект имел статус государственного памятника природы, из них 41

-- ботанические. Назовем некоторые: в Белозерском районе

-- сосновый лес, с вековыми деревьями в Тебенякском лесничестве; в Звериноголовском районе -- Абугинский бор, фрагмент типчаково-разнотравной степи у с. Украинец, сосна обыкновенная 200-летнего возраста у санатория «Сосновая роща»; в Катайском районе -- Троицкий бор у г. Катайска, Белокрыльниковое болото у с. Ушаковское, посадки дуба черешчатого, урочище Черемуховый наволок; в Кетовском районе -- участок березняка с лесными полянами по левому берегу р. Утякпо охране лекарственных растений у с. Митино, Просветский дендрарий у пос. Старый Просвет; в Петуховском районе -- сосновые леса с примесью липы на полуостровах оз. Медвежье в Петуховском и Новоильинском лесничествах; в Целинном районе -- пойменный луг с популяцией рябчика шахматовидного у д. Подуровка; в Шадринском районе -- сосновый бор у с. Мыльниково, Носиловская дача; в Шатровском районе -- бор-брусничник у с. Мостовка, участок леса с елью сибирской естественного происхождения у д. Бединка, Дворецкий сад, у д. Дворцы, посадки сосны сибирской в урочище Орловское; в Шумихинском районе -- сосновая роща на острове оз. Медвежье, остатки сада приусадебного типа у с. Птичье; в Щучанском районе -- участок старовозрастного соснового леса Советского лесничества; сосновый лес в пойме р. Чесноковка; в Юргамышском районе -- приозерные сосновые леса у оз. Тишково, смешанные леса у д. Красноборье.

В Каргапольском, Куртамышском, Лебяжьевском, Макушинском, Мокроусовском, Шадринском и Шумихинском районах в охраняемые объекты (памятники) включена темнокорая береза.

Курортные и лечебно-оздоровительные зоны. На территории России курортные и лечебно-оздоровительные зоны распределены неравномерно (табл. 1). В 1992 г., например, только профсоюзам принадлежали 455 здравниц на 213100 мест, где отдыхали и восстанавливали здоровье 2,6млн человек.

Таблица 1 - Курортные и лечебно-оздоровительные зоны

Примечание: Б -- бальнеологический, К -- климатологический, Г -- грязелечебный.

В охранных зонах природных объектов -- заповедников и национальных парков, заказников, природных парков и санитарно-курортных зон, зон массового отдыха населения, охраняемых ландшафтах и отдельных природных объектах должны выполняться действующие нормативы (табл. 2).

Таблица 2 - Нормативы охранных зон природных объектов

Примечание. Первое число показывает минимальное удаление промышленных предприятий от охраняемых объектов (размещение с наветренной стороны вниз по течению рек), второе число -- необходимую ширину зоны при неблагоприятном размещении предприятий (вверх по течению рек, с подветренной стороны и т.д.).

Охрана антропогенных ландшафтов. Человек в результате своей хозяйственной деятельности преобразовал огромные территории. Он создал совершенно новые ландшафты: поля, сады, парки, водохранилища, каналы, железные дороги, шоссе, поселки, города. В какой-то мере испытали на себе влияние человека все или почти все ландшафты Земли, но в данном случае мы говорим о ландшафтах качественно новых, в значительной мере созданных человеком, ландшафтах, которые человек в своей деятельности использует постоянно.

Безусловно, антропогенный ландшафт должен быть наиболее рационален, а по отношению к агроценозам -- наиболее продуктивен. Одновременно он должен иметь оптимальные условия среды для здоровья человека и отвечать запросам эстетики.

Города и поселения человека -- наиболее резко выраженный антропогенный ландшафт, быстро разрастающийся с каждым годом, требующий особой заботы в отношении охраны окружающей среды, и в первую очередь воды и атмосферного воздуха, о чем речь шла ранее.

Большое значение в санитарно-гигиеническом и эстетическом отношениях имеет озеленение городов и населенных пунктов. При проектировании новых районов городов, поселков и парков озеленение должно включаться как обязательный раздел.

Деревья в городах способствуют очищению воздуха от пыли и аэрозолей, повышают его влажность, снижают температуру в жаркое время года, выделяют фитонциды, убивающие бактерии, поглощают городской шум.

Для оздоровления и в эстетических целях важное значение имеют посадки древесно-кустарниковой растительности вдоль железных и шоссейных дорог и других транспортных магистралей.

Для агроценозов крайне важно создание не только оптимальных норм лесистости в виде посадок деревьев и кустарников по балкам, обочинам дорог, берегам прудов и на других неудобных землях, но и специальных лесных полос (рис. 7), лесопарков, садов и т. п.

Подобные посадки создают благоприятные условия и для основной формы землепользования.

Специальной охране подлежат берега всех водоемов, в том числе и малых рек, где необходима охрана существующей древесно-кустарниковой растительности, восстановление бывшей и посадка новой. Необходимо строгое соблюдение законов, запрещающих промышленное и жилищное строительство непосредственно на берегах водоемов.

Береговые зоны морских и озерных побережий имеют исключительно оздоровительное значение. Использование песка и гальки побережий как строительного материала влечет за собой не только исчезновение пляжа как места лечения и отдыха, но и разрушение берегов. По этой причине запрещается изъятие, например, галечно-песочных материалов с пляжей Черноморского побережья Краснодарского края. Все формы природно-заповедного фонда, защитные леса и антропогенные ландшафты должны планироваться в единую систему с тем, чтобы она обеспечивала экологическое равновесие биосферы.

Рис. 7 - Размещение полезащитных лесных полос

В целом же при решении экологических проблем должны предусматриваться следующие виды деятельности:

-- местный (локальный) и глобальный экологический мониторинг, т. е. изменение и контроль состояния важнейших характеристик окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

-- восстановление и охрана лесов от пожаров, вредителей и болезней;

--дальнейшее расширение и увеличение заповедных зон, эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

-- охрана и разведение редких видов растений и животных;

-- международное сотрудничество в деле охраны среды;

-- широкое просвещение и экологическое образование населения.

3. Международное сотрудничество