6.1 Технологические цивилизации и биосфера
Технологическая цивилизация, обеспечившая демографический взрыв, развивалась шаг за шагом, начиная с древних времен. Началом экономики явилось потребление кормовых природных ресурсов в эпоху собирательства.
Современные технологии направлены, с одной стороны, на использование новых ресурсов, с другой стороны, на сокращение и утилизацию отходов. В идеале создаются технологические пирамиды, подобные природным трофическим пирамидам. Поэтому устойчивость технологических систем, как и природных экосистем, обеспечивается наличием разнообразия. Развитие технологической цивилизации прошло через несколько стадий. Начальной была малоспециализированная добыча и экстенсивное производство. Промежуточная стадия характеризовалась ростом эффективности переработки. Современная стадия, имеющая шанс перейти в устойчивую, отличается специализированным производством с высокой эффективностью использования и реутилизации ресурсов.
Развитие технологической цивилизации в конце концов должно привести к созданию ресурсосберегающих технологий, и тогда вершиной цивилизации так же, как вершиной природной эволюции, станут практически безотходные круговороты вещества. Человек же вмешивается в безотходные природные круговороты и нарушает их, тем самым разрушая системы саморегуляции в биосфере.
6.2 Экологические кризисы и катастрофы
В истории планеты многочисленны примеры экологических кризисов и катастроф различного масштаба. Они неоднократно потрясали биосферу, несли гибель многим видам живого и существенно меняли генотипический состав биоты. Нарастание негативных последствий антропогенного воздействия на биосферу привело к современной кризисной ситуации в ней.
Кризисы, бедствия и катастрофы — это нарушения природного экологического равновесия, потеря устойчивости биологическими системами. При этом кризисы не разрушают систему полностью, а приводят ее в состояние неустойчивости, из которого возможен выход к изменению уровня функционирования или управления системой, либо к гибели системы. Таким образом, кризис может быть и обратимым. Катастрофа — комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезновению. При катастрофе нарушается одновременно большое количество взаимосвязей, прекращает функционировать системообразующий фактор, и система, как таковая, перестает существовать.
Катастрофы в биосфере за время ее существования бывали редко и не оставляли генотипических следов, ибо приводили к вымиранию большого количества видов. После этого вымирания происходили крупные эволюционные перестройки, появлялись новые виды, значительно отличавшиеся по своей организации от предшествующих
Причинами катастроф были необратимые природные явления (локальные засухи, моры), а также перестройки (прежде всего климатические) во всей биосфере, связанные с периодами горообразования, глобальных потеплений или похолоданий, образования, движения или таяния ледников. Во время тех древних катастроф вымирало более половины всех живущих на Земле видов, причем исчезали климаксные (устойчивые) сообщества и планета заселялась как бы заново, уже другими видами, которыми начинались новые (первичные) сукцессионные ряды. В наши дни более 90% мировых стихийных бедствий приходится на наводнения, ураганы, землетрясения и засухи. Оставшиеся 10% в сумме составляют сели, цунами, торнадо, снегопады и т. п. По материальному ущербу для человека наиболее значимы наводнения, а по числу человеческих жертв — ураганы.
6.3 Особенности антропогенного воздействия на биоту
Антропогенное воздействие на биоту имеет важные особенности:
нелинейность дозового эффекта различных чуждых веществ или излучений на биологические системы, т. е., как правило, действие малых доз зачастую является несоразмерно сильным. Нелинейность дозового эффекта выражается в том, что для некоторых веществ (например, опасных канцерогенов) или ряда мутагенных факторов (например, ионизирующей радиации) безопасных доз и концентраций просто не существует;
наличие кумулятивного эффекта, т. е. накопление неблагоприятного воздействия на организм. В частности, в организме человека кумулятивный эффект загрязнений проявляется в виде накопления стресса, общей усталости, напряжения, переходящих в предболезнь;
синергическое, т. е. совместное, действие. Если даже малые концентрации каких-либо химических веществ действуют на один и тот же организм одновременно, то возможен самый разнообразный интегральный эффект. Одни вещества могут усиливать или ослаблять действие других, а в некоторых случаях возможен неожиданный результат;
наличие генотипических, иммунологических и индивидуальных различий в чувствительности к тем или иным воздействиям, т. е. для всех живых организмов характерны различия в чувствительности мишеней.
На примере критических периодов онтогенеза видно, что такая разница в чувствительности может быть очень велика. Так, во время формирования у эмбриона какого-либо органа самая ничтожная доза химического вещества (такого, как аспирин или легкое снотворное) может вызвать уродство, тогда как у взрослого организма эта же доза не окажет неблагоприятный эффект. Следовательно, все антропогенные воздействия могут быть сравнимы с факторами естественного отбора. В конечном счете суммарное воздействие на человека антропогенно измененных факторов окружающей среды происходит аналогично естественному отбору и проявляется в форме бесплодия, предродовой и послеродовой смертности. В старых промышленных районах население благодаря генетической адаптации оказывается более устойчивым к загрязнениям.
Многим загрязнениям характерно триггерное действие, а именно то или иное загрязнение может вызвать цепную реакцию, начинающуюся с какого-то одного наиболее чувствительного вида. Далее реакция передается по трофической сети и ведет к тому или иному поражению целой экосистемы.
Например, хлорфторуглероды (фреоны) оказывают токсическое действие на организм человека, но при малых дозах эффект не заметен. Одновременно эти газы относятся к «парниковым», и при их накоплении в атмосфере возникают такие глобальные изменения, как перераспределение осадков или потепление. Результатом присутствия фреонов в атмосфере является разрушение озонового слоя и, как следствие, повышение мутагенного эффекта ультрафиолетовых лучей Солнца. Анализ всей цепочки воздействия на биоту показывает, что даже небольшие концентрации этих веществ ведут к значительным изменениям в организме.
6.4 История антропогенных экологических кризисов
История биосферы богата примерами локальных экологических кризисов. Они случались как до появления человечества, так и во время его существования. В районах, оказавшихся испорченными неумелым хозяйствованием человека, «свет цивилизации» постепенно затухал, зато с новой силой и новым блеском он вспыхивал в других районах земного шара. Подобными кризисами, вызванными антропогенными воздействиями, принято считать следующие.
Кризис перепромысла животных (кризис консументов). Это был первый антропогенный экологический кризис, который произошел 10—50 тыс. лет назад в результате интенсивного развития охоты. Выход из кризиса был найден в ходе сельскохозяйственной революции, ознаменовавшейся переходом к производящему хозяйству
Кризис примитивного поливного земледелия (кризис продуцентов). Он возник около 2 тыс. лет назад в связи с повышением производительности сельского хозяйства и появлением излишков продукции, которые можно было менять или продавать. Кризис был вызван истощением плодородия почв. Решить проблему удалось в результате второй сельскохозяйственной революции, переходом к широкому освоению неполивных земель.
Кризис перепромысла растительного материала (кризис продуцентов). Этот кризис принято считать вторым антропогенным кризисом, который произошел 150—350 лет назад. В ходе промышленной революции он заставил человечество начать интенсивное использование минеральных (ископаемых) источников энергии, что совместно с другими процессами вызвало дисбаланс в энергетических процессах биосферы.
Кризис физического и химического загрязнения биосферы (кризис редуцентов). Далее, 40—60 лет назад, в связи с развитием научно-технической революции начался и продолжается в настоящее время третий антропогенный или глобальный кризис, который уже не в состоянии справляться с разложением всего постоянно растущего « антропогенного букета загрязнений». Особые проблемы возникают с теми впервые синтезированными человеком веществами, которые не имеют природных аналогов, и, следовательно, для которых в природе нет систем (организмов или абиотических процессов), способных редуцировать эти вещества до исходных химических элементов.
6.5 Современные экологические кризисы
В наши дни третий антропогенный кризис дополнился четвертым глобальным термодинамическим (тепловым) кризисом или энергетическим кризисом потребления. Кроме научно-технической революции, он вызван кризисом сознания и увеличением потребления, т. е. идеалы потребительства стали превалировать над прежними идеалами человечества.
Уже более 3 млн лет наблюдается усиление антропогенного воздействия на биосферу, которое происходит нелинейно, а в последние 40—50 лет — в режиме самоускорения (или обострения).
Термодинамический кризис вызывает климатические изменения в биосфере, связанные с парниковым эффектом, возникающим из-за загрязнения атмосферы парниковыми газами. Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов грозит планете глобальной экологической катастрофой. Может произойти повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных земель (таких, как земли северной Европы) и многих крупных городов. Кроме этого, уже сейчас наблюдаются локальные кризисные климатические ситуации, связанные с возникновением торнадо, цунами, резкими перепадами погоды, наводнениями — все это результат нарушения термодинамического режима нашей планеты. Выброс газов в атмосферу ведет еще к двум опасностям — выпадению кислотных осадков и разрушению озонового слоя.
В результате нарастания самоускоряющихся негативных процессов (демографического взрыва, уничтожения биологических видов и целых экосистем, истощения природных ресурсов, а также загрязнения окружающей природной среды) биосфера в наше время оказалась в состоянии экологического кризиса и даже более того — на грани экологической катастрофы. Главными чертами этого кризисного состояния являются: истощение ресурсов, перенаселение, а также загрязнение биосферы ксенобиотиками, т. е. чуждыми для нее веществами. Основные критические процессы в биосфере — это достижение человеком и значительное (в наши дни на порядок) превышение порога энергетического лимита; разрушение природных экосистем.
В 1900 г. естественные экосистемы суши были разрушены на 20%, а сейчас — уже на 63%. Разрушаются также морские экосистемы, прежде всего внутренние моря.
В XX в. антропогенное воздействие усилилось. В начале века человечество потребляло примерно 1 % чистой первичной биосферной продукции, а к концу века уже 10%. Кроме того, первичная продукция оказалась разрушена еще на 30%; при этом часть ее перераспределилась человеком в пользу сопровождающей фауны, т. е. домашних животных, крыс, мышей, тараканов, микроорганизмов. В результате нарушается круговорот биогенов, меняется их естественная концентрация во всех средах, а в итоге постоянно снижается биоразнообразие. По некоторым подсчетам в настоящее время ежегодно гибнут тысячи биологических видов.
Всякая живая система, используя обратные связи, всегда стремится к самосохранению. Система обратных связей в биосфере направлена на элиминацию человека как вида. Увеличивается генетический «груз» человечества, отмечается рост психических и нервных заболеваний, снижается общая сопротивляемость болезням, усиливается стресс перенаселения в городах, агрессия, страх и т. д. Человек для оправдания названия своего вида «Человек разумный» должен планировать дальнейшую деятельность так, чтобы сохранить оставшуюся и по возможности восстановить утраченную биоту планеты за счет естественной саморегуляции природной среды.
Современная эпоха характеризуется нарастающей необходимостью соблюдения экологического императива, т. е. жесткого требования учитывать в хозяйственной деятельности человека природные экологические законы и ограничения, а также не превышать пределы экологической емкости природных экосистем. Емкость природных экосистем определяется их способностью к регенерации изъятых ресурсов и к восстановлению основных природных «резервуаров» (воздушного и водного бассейнов и земель), а также мощностью потоков биогеохимического круговорота. Если не учитывать экологическую емкость природных экосистем при развитии производства или при заселении каких-то участков земли, то возможны локальные кризисные ситуации.
На основе данных о емкости биосферы были проведены расчеты энергетического лимита хозяйственной деятельности человечества. Получено, что лимит составляет 0,74 «Ю12 ТВт, тогда как валовая мощность энергетики современного общества (включая энергию ископаемых топлив), по данным В. Г. Горшкова, оценивается в 18 • 1012 ТВт или в 24 раза больше допустимой величины.
Энергетика природных биоценозов построена таким образом, что микроорганизмы (мелкие грибки и бактерии) потребляют примерно 90% энергии растительной биомассы, мелкие беспозвоночные животные — еще около 10%, а крупные животные (в том числе позвоночные) — всего 1%. Эти организмы имеют малый коэффициент полезного действия, и их роль в биоте заключается в тонкой настройке функционирования сообществ. Следовательно, человек в естественных границах биосферы должен потреблять не более 1% добытой энергии, т. е. тратить только 1% на свои нужды, а 99% — на поддержание биоты.
Биота является на данный момент единственным механизмом результативного управления окружающей природной средой, в которой только и может существовать человек. Сейчас энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000 количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь малая часть регулирует климат, формирующийся за счет остального количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты приведет к дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина 1/1000 и является энергетическим лимитом, т. е. естественным барьером для дальнейшего увеличения хозяйственной деятельности человека.
Силу антропогенного воздействия можно оценивать по следующим основным критериям:
вероятности сохранения природных экосистем;
вероятности сохранения здоровья человека;
хозяйственному значению
Сохранность экосистем, как правило, оценивается:
по шкале обилия, т. е. шкале биопродуктивности (в частности, для растений об этом судят по проценту покрытия растительностью почвенного слоя);
по шкале разнообразия, включающей несколько индексов биологического разнообразия, обычно учитываемых при мониторинге.
Таким образом, современное человечество находится на пороге экологической катастрофы, и непременным условием его дальнейшего существования является сохранение биосферы. Для этого следует выбрать такой путь развития цивилизаций, при котором как можно быстрее удастся резко уменьшить (в несколько раз) антропогенное давление на природную среду и тем самым оградить биосферу от разрушения.
Вопросы для обсуждения:
1 Какие виды безопасности вам известны?
2 Перечислите основные виды природных катастроф;
3 Какие существуют антропогенные (техногенные) катастрофы?
4 В чем выражается ущерб от военных действий?
5 Какие проблемы для мирного населения возникают в связи с военными действиями?
6 Продовольственная безопасность и ее особенности;
7 Что такое экологическая безопасность?
8 Специфика медицинской безопасности;
9 Какие компоненты включает в себя антропоэкологическая безопасность?
10 Дайте формулировку экологического риска;
11 Как оценивается и измеряется экологический риск?
Вопросы для самоконтроля:
Одна из важнейших задач антропоэкологов – участие в деятельности, направленной на обеспечение и постоянное поддержание ситуации, при которой ничто и никто не угрожает жизнедеятельности людей, не может принести им вреда. Подобную ситуацию можно назвать состоянием безопасности общности людей, населения страны или группы стран, всего человечества.
1. Проблемы безопасности при стихийных бедствиях. Землетрясения, извержения вулканов, наводнения, засухи, тайфуны, цунами, солевые потоки, схождение снежных лавин и другие природные процессы, которые приводят к гибели людей и разрушению объектов, созданных руками человека.
2. Экологические катастрофы в результате антропогенной деятельности.Неразумные действия человека со времен его появления на Земле довольно часто приводили к тяжелым экологическим последствиям, которые иногда меняли образ жизни больших групп людей и даже целых народов.
3. Меры защиты от стихийных бедствий. Для предупреждения и защиты от стихийных бедствий и компенсации их последствий необходимо четкое и своевременное прогнозирование времени, места и интенсивности стихийного бедствия. Это дает возможность своевременно оповестить население об ожидаемом ударе стихии. Правильно понятое предупреждение позволяет людям подготовится к опасному явлению либо путем временной эвакуации, либо строительством защитных инженерных сооружений, либо укреплением собственных домов, помещений для скота.
4. Техногенные катастрофы. Масштабы этих катастроф по своим последствиям можно сравнить с катастрофами природного происхождения. В среднем каждые два года на Земле происходит одна крупная авария, имеющая серьезные экологические последствия.
5. Военная безопасностьВойны и подготовка к ним в высшей степени отрицательно отражаются на общественном здоровье, социальном и экономическом благополучии людей.
6. Продовольственная безопасность. Доступность продовольствия является обязательным условием безопасности во избежание голода даже тогда, когда имеется достаточно продуктов питания.
7. Медицинская безопасность. Практически все проблемы безопасности связаны со здоровьем, так как любые нарушения обычного течения жизни населения приводят к изменению общественного здоровья.
8. Миграционное давление.Увеличение международной миграции – одно из наиболее явных последствий роста населения и углубляющейся нищеты в развивающихся странах.
9. Экологическая безопасность. Прогнозирование, планирование, заблаговременная подготовка и осуществление комплекса профилактических мер.
10. Проблемы риска. Понятие риска или опасности всегда относится к системе, включающей источник опасности и объект, на который этот источник может воздействовать.
11. Классификация источников риска. При сравнительном анализе различных источников опасности следует, прежде всего, принять во внимание конечную вероятность смерти человека, обусловленную генетическими и соматическими заболеваниями человека, а также естественным старением организма.
12. Оценка риска. Распознание, измерение и характеристика угроз благосостояния, здоровья и жизни людей.
13. Измерение риска. 13. Измерение риска.
14. Управление риском. Использование организационных и технических мер воздействия на формирование и влияние опасностей.
Литература
Основная:
1. Прохоров Б. Б. Экология человека. – М: АКАДЕМА, 2003.
2. Николайкин Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология. – М: ДРОФА, 2004.
3. Алексеев В. П. Очерки экологии человека. – М.: МНЭПУ, 1998.
4. Алексеева Т. И. Географическая среда и биология человека. – М: Мысль, 1977.
5. Проблемы экологии человека. – М: Наука, 1986.
6. Экология человека. Основные проблемы. – М: Наука, 1988.
7. Предмет экологии человека. Обзор. – М.: Наука, 1991.
8. Прохоров Б. Б. Экология человека. Социально-демографические аспекты. – М: Наука, 1991.
9. Райх Е. Л. Принципы и методы медико-географического изучения территориальных антропоэкологических систем. – М: ИТ АН ,1983.
Дополнительная:
1. Быков А.А., Мурзин Н.П. Проблемы анализа безопасности человека, общества и природы. – СПб.: Наука, 1997.
2. Гончарук Е.И., Воронцов М.П. Окружающая среда и ее гигиеническое значение. – Киев: Высшая школа, 1991.
3. Зайончковская Ж.А. Развитие систем расселения и экология человека // Экология человека: основные проблемы. – М.: Наука, 1988.
4. Кащенко Е.А. Основы социокультурной сексологии. – М.: ЮНИТИ, 2002.
5. Курбатова О.Л. Наследственность человека и окружающая среда // Экология человека. – М.: МНЭПУ, 2001.