Рассматриваемые вопросы имеют принципиально важное значение для характеристики специфической роли человека в окружающем мире, а также для определения причин современного экологического кризиса. Три составляющие характеризуют отличие человека от других обитателей планеты, степень согласованности его действий с биосферными процессами, возможности нахождения своего места в биосфере экологически обусловленными методами. Ниже эти вопросы рассматриваются применительно к основным законам, правилам и принципам общей экологии. В настоящее время существование среднестатистического человека связано с использованием 80-100 тыс. ккал энергии в сутки. В промышленно развитых странах суточный среднедушевой расход энергии достигает 250-300 тыс. ккал. По образному выражению В. Небела, существование современного человека при переводе затрачиваемой энергии на мускульную силу обеспечивается трудом 80—100 рабов. Исходя из этого, численность населения Земли, если ее привести к биологическому критерию, следует увеличить в 80-100 раз. Но с точки зрения воздействия на среду энергия технического общества существенно отличается от мускульной. В первом случае она высвобождается из внутренних источников. Это неизбежно связано с нарушением функционирования экосистем, загрязнением среды и другими антиэкологичными издержками. По этой причине биологический коэффициент численности населения должен быть увеличен еще в десятки и сотни раз.
1. Перемены меж оптимальных и лимитирующих факторов. Человеку подвластно менять силу действия и число лимитирующих факторов, а также расширять или, наоборот, сужать границы оптимальных значений факторов среды. Например, снятие урожая неизбежно связано с обеднением почв элементами минерального питания растений и переводом некоторых из них в категорию лимитирующих факторов. Различного рода мелиорации земель (обводнение, осушение, внесение удобрений и т. п.) оптимизируют факторы, снимают их лимитирующий эффект. Человек неизмеримо расширил свои адаптационные возможности за счет кондиционирования условий своей среды (одежда, жилище, новые материалы и т.п.) и тем самым резко уменьшил зависимость от природной среды и представляемых ею ресурсов. Например, в рационе человека пищевые ресурсы дикой природы составляют только 10-15%. Остальные пищевые потребности удовлетворяются за счет культурного хозяйства. Следствием уменьшения зависимости от факторов среды является расширение человеком своего ареала на всю планету и снятие естественных механизмов регулирования численности популяции.
2 Изменение факторов н механизмов регулирования численности популяции. Человек снял или частично разрушил практически все природные механизмы популяционного гомеостаза по отношению к своей популяции. Абиотические (модифицирующие) факторы почти не сказываются на численности. Она практически не регулируется хищниками, паразитами и межвидовыми конкурентными отношениями. Острота внутривидовых взаимоотношений снимается социальными и юридическими нормами поведения. Болезни, уносившие ранее миллионы жизней (оспа, малярия, холера, чума и др.), полностью или в основном локализованы. Болезни цивилизации (сердечно-сосудистые, онкологические, СПИД и др.) при современных темпах увеличения народонаселения (на 85-90 млн. человек ежегодно) заметно не изменяют тенденций экспоненциального роста численности вида. Применительно к человеку практически «не работает» принцип территориальности как фактор регулирования численности популяции. Территориальные перемещения ресурсов снимают различия их запасов в пределах обширных регионов и ойкумены (часть планеты, освоенная человеком) в целом. Природно-территориальные (экосистемные) границы все больше заменяются административно-территориальными. Регулирование плотности человеческой популяции, если оно имеет место, осуществляется за счет осознанного воздействия на рождаемость, а не в ответ на имеющуюся численность, что характерно для биологических популяций.
3. Воздействие на функционирование экосистем. Принципы и закономерности функционирования:
а) цепи питания и экологические пирамиды. Человек изменил этому принципу по отношению как к своей популяции, так и к другим видам (сортам, породам), особенно выращиваемым в культурном хозяйстве. Такое несоответствие природным экосистемам стало возможным благодаря присвоению и вложению в системы дополнительной энергии. Нарушение правил экологических пирамид оказывается неоправданно дорогим. Оно неизбежно сопровождается изменениями в круговоротах веществ, накоплением отходов и загрязнением среды. В качестве примера можно назвать животноводческие комплексы с их экологическими проблемами. Нарушение правил пирамид обусловливается также тем, что потребительские интересы человека вышли за пределы биологических ресурсов в целом. В круг его интересов включаются продукты (ресурсы) прежних геологических эпох, а многие из производимых продуктов становятся тупиковым звеном (отходами и загрязнителями). Людям Земли только как биологическому виду ежедневно требуется около 2 млн. т пищи, 10 млрд. м3 кислорода. Помимо этого, добывается и перерабатывается почти 30 млн. т веществ, сжигается около 30 млн. т топлива, используется 2 млрд. м3 воды и 65 млрд. м3 кислорода для технических нужд;
б) изменение границ экологических ниш. Человек существенно меняет границы экологических ниш организмов. При этом выравнивании (нивелирования) местообитаний (земледелие, урбанизация, опустынивание и др.) возрастает вероятность сближения (конвергенция) ниш близких в экологическом отношении видов. За этим следует усиление конкуренции и действие правила конкурентного исключения. Конечный результат таких явлений - обеднение видового состава сообществ. Последнее, в свою очередь, расширяет возможности для внедрения в экосистемы несвойственных им видов. Это осуществляется человеком либо целенаправленно (интродукция, акклиматизация), либо в результате случайного перемещения. Виды-пришельцы могут находить свободные ниши в естественных экосистемах, то есть в тех, где не было и нет претендентов со стороны местных видов (ондатра, освоившая европейский континент);
в) воздействие на динамику экосистем. Рубки лесов, осушение болот, пожары приводят к уничтожению или изменению конечных (климаксных) стадий экосистем, к замене их промежуточными сообществами.
4. Влияние человека на функции живого вещества в биосфере. Одним из масштабных итогов влияния человека является изменение механизмов существования живого вещества и его функций. Рассмотрим часть из них:
а) констангность живого вещества. Важным условием постоянства (константности) массы живого вещества в биосфере является сохранение условий, обеспечивающих нормальную продуктивность сообществ. Эти условия нарушаются в результате истощения почв, замены более продуктивных экосистем (например, тропических, пойменных и т. п.) менее продуктивными, отчуждения земель подразличные виды строительства и т. п. В целом антропогенным опустыниванием затронуто не менее 1/3 суши, а около 50 млн. га ее полностью лишено растительного покрова и находится под различного вида объектами. Все это приводит к уменьшению объемов живого вещества (биомассы) на Земле. За счет повышения человеком продуктивности экосистем, например окультуривания земель, потери живого вещества не компенсируются;
б) транспортная и рассеивающая функции живого вещества. Эти функции человек изменяет или дополняет, перемещая большие массы биологической продукции в пространстве, нарушая при этом круговороты. Например, при снятии среднего урожая кукурузы, равного 50 ц/га зерна и 23 ц/га стеблей и листьев, вместе с биомассой удаляются из экосистем около 11 кг кальция, 9 кг магния и десятки килограммов азота, фосфора, калия и других элементов. Неизмеримо возрастают подобные показатели при снятии урожая долгоживущих растений. Например, с 1 га соснового леса вместе с древесиной удаляется около 140 кг калия, 330 кг кальция, 70 кг магния, 20 кг фосфора и 250 кг азота. Еще более значительны последствия от разрушения почв. Вынос водным стоком натрия, магния, кальция, калия и азота с площадей вырубок увеличился соответственно в 3; 8; 9; 20 и 100раз. Рассеивающая функция усиливается в результате практически всех видов использования человеком ресурсов. Только железа ежегодно рассеивается около 100-120 млн. т (из 6-7 млрд. т этого металла, находящегося в использовании). В атмосферу из органических соединений выводится около 6 млрд. т углерода в год. В процессе длительного использования даже доля рассеивания редких металлов достигает 70-80% и только 20-30% поступает во вторичное использование;
в) деструкционная и концентрационная функции. Только обработкой почв ежегодно разрушаются и выносятся в океан или перемещаются в пределах материков воздушными и водными потоками миллиарды тонн материала, в том числе наиболее ценной части - гумуса. Результатом интенсификации концентрационных процессов является накопление на поверхности земли ресурсов или продуктов их переработки в таких объемах, что они выделяются в специфические техногенно-геохимические провинции.
5. Следствие различий темпов социального и технического прогресса. Достаточно напомнить, что из ресурсов извлекается только 2-3% нужного человеку продукта. Основная часть ресурсов составляет отходы. Это, кроме использования ресурсов, относится к промышленной и сельскохозяйственной деятельности, одноразовому применению упаковочных материалов и тары, потребительскому образу жизни и т. п. Такие явления во многом обусловлены несоизмерением темпов роста технических и социальных структур, то есть опережением первыми вторых. С этим связано запоздание в осознании свершившихся действий, недооценка научных прогнозов, выдвигаемых наиболее одаренными личностями. Последнее, в частности, наглядно подтверждается на примере учения В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере.
6. Изменение временного фактора развития биосферных процессов. Период существования биосферы, связанный с влиянием человека, рассматривают как «ноогенез». Ему предшествовал период «биогенеза». Эти периоды не сопоставимы ни по продолжительности, ни по интенсивности изменения среды и биосферных процессов.
7. Отчужденность человека от природы. Человек не находится в единстве ни с биоценозами, ни с биотопами, ни с экосистемами в целом. Если организмы биосферы формируют среду и одновременно приспосабливаются к ней, то деятельность человека практически полностью проявляется в формирующей роли, подчинении природы своим интересам. Чаще всего он выступает как внешний фактор по отношению к экосистемам. Подтверждением этого является возможность существования экосистем без человека, но не наоборот. Таким образом, деятельность человека, во всяком случае, большую ее часть, можно вынести за рамки эко системных законов и рассматривать ее в качестве компонента и формирующего фактора особой системы, существование которой и воздействие на окружение обусловливается в большей мере социальными, чем биосферными закономерностями и факторами. Это дает основание говорить о специфической экологической нише человека .
Круговороты веществ и их нарушение человеком
На земле существуют два вида круговоротов веществ: большой, или геологический (между сушей и океаном), и малый, или биологический (в пределах экосистем). Самостоятельность малого круговорота относительна: он является элементом геологического круговорота. Об изменении последнего под влиянием антропогенных факторов можно судить по выносу с суши в океан продуктов разрушения почв. За последние 50 лет вынос увеличился с 3 млрд. т/год в 40-50-х годах до 45-50 млрд. т в конце столетия. Накопление человеком веществ достигает столь значительных объемов, что даже легко разрушаемые из них (например, отходы животноводческих комплексов, бытовые стоки и др.) долгое время не включаются в круговороты, играя роль вредных отходов. Вещества, чуждые организмам-деструкторам (грунты, изымаемые из глубинных слоев земли, золоотвалы, ядовитые соединения и т. п.), выключаются из круговоротов на более длительное время.
Круговорот азота. Основным источником является атмосфера, азот превращается-нитраты (N03). Последние образуются в основном в результате деятельности организмов-азотофиксаторов. К ним относятся отдельные виды бактерий, синезеленых водорослей и грибов (актиномицетов). Частично нитраты образуются при грозовых разрядах и при фотохимических реакциях в атмосфере, откуда с осадками они попадают в почву. Второй источник азота для растений - результат разложения органических веществ и, в частности, белков (протеинов) особой группой организмов-аммонификаторов. При этом в начале образуется аммиак (NH3), который в результате деятельности бактерий-нитрификаторов преобразуется в нитриты (N02) и нитраты (N03). Часть азота растениями усваивается в виде ионов аммония и мочевины, образующихся в результате разложения органических веществ.
Круговорот серы. Сера и ее соединения рассматриваются как основной или мировой загрязнитель среды. В целом антропогенные поступления серы в атмосферу составляют порядка 200-250 млн./т в год. Это соизмеримо с ее поступлением из естественных источников (вулканы, распад серосодержащих минералов и органических веществ, природные пожары и т. п.).
Круговорот фосфора. Иной цикл характерен для фосфора, в круговороте которого отсутствует газообразная фаза. Не компенсируются эти потребности и в результате использования природных минеральных соединений. В данном случае односторонний процесс, закапчивающийся осадочным циклом, грозит дефицитом фосфора для организмов. Последний в значительной мере восполняется человеком через внесение минеральных удобрений, представляющих в основном продукты переработки морских осадочных пород. Часть фосфора из океана на сушу поступает с морепродуктами. В том и другом случаях основная масса его включается в биогеохимические циклы, начальным звеном которых являются живые организмы. Наряду с азотом фосфор является основным фактором зарастания водоемов и загрязнения вод органическими веществами.
В целом темпы миграции отдельных веществ в естественных экосистемах и под влиянием деятельности человека трудно сопоставимы, например, человечество высвобождает из геологических структур и использует за один только год такое количество горючих ископаемых, которые природа накапливала примерно в течение миллиона лет. Увеличение потребления ресурсов человеком будет продолжаться, особенно в связи с переходом на путь промышленного развития новых (развивающихся) государств. Следовательно, основным реальным путем уменьшения отрицательных воздействий этих процессов на природу и недра является коренное изменение образа жизни людей, переход на новые взаимоотношения с природой, в частности, за счет уменьшения различий в темпах технического и социального прогресса.
Экологическая ниша человека и возможности ее изменения
Напомним, что под нишей в экологии понимается место вида в пространстве («адрес») и его жизненный статус («род занятий»). Под статусом, в свою очередь, понимается отношение к факторам среды, в том числе и взаимоотношения с другими видами, а также иные особенности образа жизни, включающие питание, места размножения и укрытий и т. п. Рассмотрим с этих позиций экологическую нишу человека, ее отличие от других живых существ. Понятие экологической ниши человека и его разумной деятельности неразрывно, связаны. Именно благодаря разуму пространственной нишей человека стала вся Земля, а в настоящее время в значительной мере и космическое пространство. Человек предельно расширил трофические (пищевые) границы ниши. Социальные и технические возможности позволили использовать все продукты, представляемые природой. Кроме этого, человек постоянно расширяет объемы и спектр продуктов, получаемых в культурном хозяйстве и в промышленных условиях (переработка ресурсов, химический синтез и т. п.). Крайне специфична ниша человека по поведенческому статусу. Она больше обусловливается социальными условиями (законами, правилами, моралью), чем биологическими критериями и природными факторами. Свою зависимость от природных условий человек свел до минимума. В таких случаях не работают численности человеческой популяции (гомеостаз), в том числе практически все модифицирующие (абиотические) и регулирующие (биотические) факторы, включая хищничество, паразитизм, территориальность и др. Другие механизмы гомеостаза в значительной мере снимаются социальными условиями. Широкая экологическая валентность (гиперэврибиоитиость) человека, как и неограниченная экологическая ниша, позволили ему перейти в ранг уникального вида, способного подчинять своим интересам другие виды, уничтожать их. Такие явления чужды видам, существующим в границах экосистем и занимающим определенные места в цепях питания, поскольку уничтожение других видов равносильно самоуничтожению. Это одни из парадоксов развития человека как биосоциального существа. Человек обеспечил свое превращение в гиперэврибионта не за счет биологических механизмов, а за счет технических средств, и поэтому он в значительной мере утратил потенциал биологических адаптации. В этом причина того, что человек находится в числе первых кандидатов на уход с арены жизни в результате им же вызываемых изменений среды. Отсюда важный вывод: если современная ниша человека прежде всего результат разумной деятельности, власти над окружением, следовательно, разум должен выступать основной движущей силой ее изменения. В этой связи закономерен вопрос: может ли человек изменить свою экологическую нишу, а если может, то как это сделать? Возможности изменения пространственной составляющей экологической ниши человека как гиперэврибионта в пределах Земли практически исчерпаны. Остается Космос и другие планеты, но это далекая перспектива, а проблемы выживания надо решать сегодня. Реально изменение ниши за счет второй составляющей образа действия или жизненного статуса. В двух словах это отказ от подчинения природы себе и переход на сотрудничество с ней. Однако за внешней стороной простоты решения вопроса кроются большие трудности, связанные с ограничением потребительских интересов и переходом на новые моральные принципы. Условием их формирования является глубокое осознание реальной экологической ситуации, экологическое образование и научно-информационное обеспечение путей решения проблем на национальном, межгосударственном, межэтническом и международном уровнях. Это в конечном счете новый глобальный уровень взаимоотношения человечества с природой. Или, другими словами, новая или кардинально измененная экологическая ниша, сформированная на основе разумной деятельности. В этом сила человека и его слабость по изменению своего отношения к экологической ситуации. С одной стороны, нет природных факторов и механизмов, которые безальтернативно диктовали бы необходимость таких изменений. Значит, есть повод оставить все как есть, придерживаться концепции биологизма (общеэкологические законы за нас все решат) или фатализма (все устроится само собой) и т. п. С другой стороны, реальная действительность все настойчивее демонстрирует бесперспективность таких концепций »; точек зрения, необходимость поиска путей выхода из экологического кризиса, мобилизации усилий и разума для кардинального и быстрого (другие темпы неприемлемы) изменения человеком своего статуса и экологической ниши в целом. Для этого требуется выполнение по крайней мере трех важных условий: 1) накопление, обобщение и представление возможности всем членам общества получения информации об экологической ситуации; 2) осознание необходимости изменения жизненного статуса (экологической ниши) не только отдельными индивидуумами, а всем мировым сообществом или, хотя бы на первых порах, наиболее влиятельными научными, общественными и правительственными структурами; 3) использование имеющихся и новых технологических и социальных (правовых) механизмов решения глобальных проблем в рамках измененной экологической ниши. Эти вопросы в конечном счете составляют основную сущность современных экологических проблем. Важнейшие из них рассматриваются на последующих страницах пособия. как есть, придерживаться концепции биологизма (общеэкологические законы за нас все решат) или фатализма (все устроится само собой) и т. п. С другой стороны, реальная действительность все настойчивее демонстрирует бесперспективность таких концепций и точек зрения, необходимость поиска путей выхода из экологического кризиса, мобилизации усилий и разума для кардинального и быстрого (другие темпы неприемлемы) изменения человеком своего статуса и экологической ниши в целом. Для; этого требуется выполнение по крайней мере трех важных условий: 1) накопление, обобщение и представление возможности всем членам общества получения информации об экологической ситуации; 2) осознание необходимости изменения жизненного статуса (экологической ниши) не только отдельными индивидуумами, а всем мировым сообществом или, хотя бы на первых порах, наиболее влиятельными научными, общественными и правительственными структурами; 3) использование имеющихся и новых технологических и социальных (правовых) механизмов решения глобальных проблем в рамках измененной экологической ниши. Эти вопросы в конечном счете составляют основную сущность современных экологических проблем. Важнейшие из них рассматриваются на последующих страницах пособия.
Степень согласованности работоспособности человека с общей экологией
1. Перемены меж оптимальных и лимитирующих факторов. Человеку подвластно менять силу действия и число лимитирующих факторов, а также расширять или, наоборот, сужать границы оптимальных значений факторов среды. Например, снятие урожая неизбежно связано с обеднением почв элементами минерального питания растений и переводом некоторых из них в категорию лимитирующих факторов. Различного рода мелиорации земель (обводнение, осушение, внесение удобрений и т. п.) оптимизируют факторы, снимают их лимитирующий эффект. Человек неизмеримо расширил свои адаптационные возможности за счет кондиционирования условий своей среды (одежда, жилище, новые материалы и т.п.) и тем самым резко уменьшил зависимость от природной среды и представляемых ею ресурсов. Например, в рационе человека пищевые ресурсы дикой природы составляют только 10-15%. Остальные пищевые потребности удовлетворяются за счет культурного хозяйства. Следствием уменьшения зависимости от факторов среды является расширение человеком своего ареала на всю планету и снятие естественных механизмов регулирования численности популяции.
2 Изменение факторов н механизмов регулирования численности популяции. Человек снял или частично разрушил практически все природные механизмы популяционного гомеостаза по отношению к своей популяции. Абиотические (модифицирующие) факторы почти не сказываются на численности. Она практически не регулируется хищниками, паразитами и межвидовыми конкурентными отношениями. Острота внутривидовых взаимоотношений снимается социальными и юридическими нормами поведения. Болезни, уносившие ранее миллионы жизней (оспа, малярия, холера, чума и др.), полностью или в основном локализованы. Болезни цивилизации (сердечно-сосудистые, онкологические, СПИД и др.) при современных темпах увеличения народонаселения (на 85-90 млн. человек ежегодно) заметно не изменяют тенденций экспоненциального роста численности вида. Применительно к человеку практически «не работает» принцип территориальности как фактор регулирования численности популяции. Территориальные перемещения ресурсов снимают различия их запасов в пределах обширных регионов и ойкумены (часть планеты, освоенная человеком) в целом. Природно-территориальные (экосистемные) границы все больше заменяются административно-территориальными. Регулирование плотности человеческой популяции, если оно имеет место, осуществляется за счет осознанного воздействия на рождаемость, а не в ответ на имеющуюся численность, что характерно для биологических популяций.
3. Воздействие на функционирование экосистем. Принципы и закономерности функционирования:
а) цепи питания и экологические пирамиды. Человек изменил этому принципу по отношению как к своей популяции, так и к другим видам (сортам, породам), особенно выращиваемым в культурном хозяйстве. Такое несоответствие природным экосистемам стало возможным благодаря присвоению и вложению в системы дополнительной энергии. Нарушение правил экологических пирамид оказывается неоправданно дорогим. Оно неизбежно сопровождается изменениями в круговоротах веществ, накоплением отходов и загрязнением среды. В качестве примера можно назвать животноводческие комплексы с их экологическими проблемами. Нарушение правил пирамид обусловливается также тем, что потребительские интересы человека вышли за пределы биологических ресурсов в целом. В круг его интересов включаются продукты (ресурсы) прежних геологических эпох, а многие из производимых продуктов становятся тупиковым звеном (отходами и загрязнителями). Людям Земли только как биологическому виду ежедневно требуется около 2 млн. т пищи, 10 млрд. м3 кислорода. Помимо этого, добывается и перерабатывается почти 30 млн. т веществ, сжигается около 30 млн. т топлива, используется 2 млрд. м3 воды и 65 млрд. м3 кислорода для технических нужд;
б) изменение границ экологических ниш. Человек существенно меняет границы экологических ниш организмов. При этом выравнивании (нивелирования) местообитаний (земледелие, урбанизация, опустынивание и др.) возрастает вероятность сближения (конвергенция) ниш близких в экологическом отношении видов. За этим следует усиление конкуренции и действие правила конкурентного исключения. Конечный результат таких явлений - обеднение видового состава сообществ. Последнее, в свою очередь, расширяет возможности для внедрения в экосистемы несвойственных им видов. Это осуществляется человеком либо целенаправленно (интродукция, акклиматизация), либо в результате случайного перемещения. Виды-пришельцы могут находить свободные ниши в естественных экосистемах, то есть в тех, где не было и нет претендентов со стороны местных видов (ондатра, освоившая европейский континент);
в) воздействие на динамику экосистем. Рубки лесов, осушение болот, пожары приводят к уничтожению или изменению конечных (климаксных) стадий экосистем, к замене их промежуточными сообществами.
4. Влияние человека на функции живого вещества в биосфере. Одним из масштабных итогов влияния человека является изменение механизмов существования живого вещества и его функций. Рассмотрим часть из них:
а) констангность живого вещества. Важным условием постоянства (константности) массы живого вещества в биосфере является сохранение условий, обеспечивающих нормальную продуктивность сообществ. Эти условия нарушаются в результате истощения почв, замены более продуктивных экосистем (например, тропических, пойменных и т. п.) менее продуктивными, отчуждения земель подразличные виды строительства и т. п. В целом антропогенным опустыниванием затронуто не менее 1/3 суши, а около 50 млн. га ее полностью лишено растительного покрова и находится под различного вида объектами. Все это приводит к уменьшению объемов живого вещества (биомассы) на Земле. За счет повышения человеком продуктивности экосистем, например окультуривания земель, потери живого вещества не компенсируются;
б) транспортная и рассеивающая функции живого вещества. Эти функции человек изменяет или дополняет, перемещая большие массы биологической продукции в пространстве, нарушая при этом круговороты. Например, при снятии среднего урожая кукурузы, равного 50 ц/га зерна и 23 ц/га стеблей и листьев, вместе с биомассой удаляются из экосистем около 11 кг кальция, 9 кг магния и десятки килограммов азота, фосфора, калия и других элементов. Неизмеримо возрастают подобные показатели при снятии урожая долгоживущих растений. Например, с 1 га соснового леса вместе с древесиной удаляется около 140 кг калия, 330 кг кальция, 70 кг магния, 20 кг фосфора и 250 кг азота. Еще более значительны последствия от разрушения почв. Вынос водным стоком натрия, магния, кальция, калия и азота с площадей вырубок увеличился соответственно в 3; 8; 9; 20 и 100раз. Рассеивающая функция усиливается в результате практически всех видов использования человеком ресурсов. Только железа ежегодно рассеивается около 100-120 млн. т (из 6-7 млрд. т этого металла, находящегося в использовании). В атмосферу из органических соединений выводится около 6 млрд. т углерода в год. В процессе длительного использования даже доля рассеивания редких металлов достигает 70-80% и только 20-30% поступает во вторичное использование;
в) деструкционная и концентрационная функции. Только обработкой почв ежегодно разрушаются и выносятся в океан или перемещаются в пределах материков воздушными и водными потоками миллиарды тонн материала, в том числе наиболее ценной части - гумуса. Результатом интенсификации концентрационных процессов является накопление на поверхности земли ресурсов или продуктов их переработки в таких объемах, что они выделяются в специфические техногенно-геохимические провинции.
5. Следствие различий темпов социального и технического прогресса. Достаточно напомнить, что из ресурсов извлекается только 2-3% нужного человеку продукта. Основная часть ресурсов составляет отходы. Это, кроме использования ресурсов, относится к промышленной и сельскохозяйственной деятельности, одноразовому применению упаковочных материалов и тары, потребительскому образу жизни и т. п. Такие явления во многом обусловлены несоизмерением темпов роста технических и социальных структур, то есть опережением первыми вторых. С этим связано запоздание в осознании свершившихся действий, недооценка научных прогнозов, выдвигаемых наиболее одаренными личностями. Последнее, в частности, наглядно подтверждается на примере учения В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере.
6. Изменение временного фактора развития биосферных процессов. Период существования биосферы, связанный с влиянием человека, рассматривают как «ноогенез». Ему предшествовал период «биогенеза». Эти периоды не сопоставимы ни по продолжительности, ни по интенсивности изменения среды и биосферных процессов.
7. Отчужденность человека от природы. Человек не находится в единстве ни с биоценозами, ни с биотопами, ни с экосистемами в целом. Если организмы биосферы формируют среду и одновременно приспосабливаются к ней, то деятельность человека практически полностью проявляется в формирующей роли, подчинении природы своим интересам. Чаще всего он выступает как внешний фактор по отношению к экосистемам. Подтверждением этого является возможность существования экосистем без человека, но не наоборот. Таким образом, деятельность человека, во всяком случае, большую ее часть, можно вынести за рамки эко системных законов и рассматривать ее в качестве компонента и формирующего фактора особой системы, существование которой и воздействие на окружение обусловливается в большей мере социальными, чем биосферными закономерностями и факторами. Это дает основание говорить о специфической экологической нише человека .
Круговороты веществ и их нарушение человеком
На земле существуют два вида круговоротов веществ: большой, или геологический (между сушей и океаном), и малый, или биологический (в пределах экосистем). Самостоятельность малого круговорота относительна: он является элементом геологического круговорота. Об изменении последнего под влиянием антропогенных факторов можно судить по выносу с суши в океан продуктов разрушения почв. За последние 50 лет вынос увеличился с 3 млрд. т/год в 40-50-х годах до 45-50 млрд. т в конце столетия. Накопление человеком веществ достигает столь значительных объемов, что даже легко разрушаемые из них (например, отходы животноводческих комплексов, бытовые стоки и др.) долгое время не включаются в круговороты, играя роль вредных отходов. Вещества, чуждые организмам-деструкторам (грунты, изымаемые из глубинных слоев земли, золоотвалы, ядовитые соединения и т. п.), выключаются из круговоротов на более длительное время.
Круговорот углерода. Содержащийся в атмосфере углерод (в виде СО2) в процессе фотосинтеза включается в органическое вещество растений и далее в цепи питания. Небольшая часть органического вещества и содержащегося в нем углерода, по терминологии В. И. Вернадского, ускользает от круговорота и «уходит в геологию» в виде торфа, угля, нефти и карбонатных отложений в водных экосистемах.
Круговорот азота. Основным источником является атмосфера, азот превращается-нитраты (N03). Последние образуются в основном в результате деятельности организмов-азотофиксаторов. К ним относятся отдельные виды бактерий, синезеленых водорослей и грибов (актиномицетов). Частично нитраты образуются при грозовых разрядах и при фотохимических реакциях в атмосфере, откуда с осадками они попадают в почву. Второй источник азота для растений - результат разложения органических веществ и, в частности, белков (протеинов) особой группой организмов-аммонификаторов. При этом в начале образуется аммиак (NH3), который в результате деятельности бактерий-нитрификаторов преобразуется в нитриты (N02) и нитраты (N03). Часть азота растениями усваивается в виде ионов аммония и мочевины, образующихся в результате разложения органических веществ.
Круговорот серы. Сера и ее соединения рассматриваются как основной или мировой загрязнитель среды. В целом антропогенные поступления серы в атмосферу составляют порядка 200-250 млн./т в год. Это соизмеримо с ее поступлением из естественных источников (вулканы, распад серосодержащих минералов и органических веществ, природные пожары и т. п.).
Круговорот фосфора. Иной цикл характерен для фосфора, в круговороте которого отсутствует газообразная фаза. Не компенсируются эти потребности и в результате использования природных минеральных соединений. В данном случае односторонний процесс, закапчивающийся осадочным циклом, грозит дефицитом фосфора для организмов. Последний в значительной мере восполняется человеком через внесение минеральных удобрений, представляющих в основном продукты переработки морских осадочных пород. Часть фосфора из океана на сушу поступает с морепродуктами. В том и другом случаях основная масса его включается в биогеохимические циклы, начальным звеном которых являются живые организмы. Наряду с азотом фосфор является основным фактором зарастания водоемов и загрязнения вод органическими веществами.
В целом темпы миграции отдельных веществ в естественных экосистемах и под влиянием деятельности человека трудно сопоставимы, например, человечество высвобождает из геологических структур и использует за один только год такое количество горючих ископаемых, которые природа накапливала примерно в течение миллиона лет. Увеличение потребления ресурсов человеком будет продолжаться, особенно в связи с переходом на путь промышленного развития новых (развивающихся) государств. Следовательно, основным реальным путем уменьшения отрицательных воздействий этих процессов на природу и недра является коренное изменение образа жизни людей, переход на новые взаимоотношения с природой, в частности, за счет уменьшения различий в темпах технического и социального прогресса.
Экологическая ниша человека и возможности ее изменения
Напомним, что под нишей в экологии понимается место вида в пространстве («адрес») и его жизненный статус («род занятий»). Под статусом, в свою очередь, понимается отношение к факторам среды, в том числе и взаимоотношения с другими видами, а также иные особенности образа жизни, включающие питание, места размножения и укрытий и т. п. Рассмотрим с этих позиций экологическую нишу человека, ее отличие от других живых существ. Понятие экологической ниши человека и его разумной деятельности неразрывно, связаны. Именно благодаря разуму пространственной нишей человека стала вся Земля, а в настоящее время в значительной мере и космическое пространство. Человек предельно расширил трофические (пищевые) границы ниши. Социальные и технические возможности позволили использовать все продукты, представляемые природой. Кроме этого, человек постоянно расширяет объемы и спектр продуктов, получаемых в культурном хозяйстве и в промышленных условиях (переработка ресурсов, химический синтез и т. п.). Крайне специфична ниша человека по поведенческому статусу. Она больше обусловливается социальными условиями (законами, правилами, моралью), чем биологическими критериями и природными факторами. Свою зависимость от природных условий человек свел до минимума. В таких случаях не работают численности человеческой популяции (гомеостаз), в том числе практически все модифицирующие (абиотические) и регулирующие (биотические) факторы, включая хищничество, паразитизм, территориальность и др. Другие механизмы гомеостаза в значительной мере снимаются социальными условиями. Широкая экологическая валентность (гиперэврибиоитиость) человека, как и неограниченная экологическая ниша, позволили ему перейти в ранг уникального вида, способного подчинять своим интересам другие виды, уничтожать их. Такие явления чужды видам, существующим в границах экосистем и занимающим определенные места в цепях питания, поскольку уничтожение других видов равносильно самоуничтожению. Это одни из парадоксов развития человека как биосоциального существа. Человек обеспечил свое превращение в гиперэврибионта не за счет биологических механизмов, а за счет технических средств, и поэтому он в значительной мере утратил потенциал биологических адаптации. В этом причина того, что человек находится в числе первых кандидатов на уход с арены жизни в результате им же вызываемых изменений среды. Отсюда важный вывод: если современная ниша человека прежде всего результат разумной деятельности, власти над окружением, следовательно, разум должен выступать основной движущей силой ее изменения. В этой связи закономерен вопрос: может ли человек изменить свою экологическую нишу, а если может, то как это сделать? Возможности изменения пространственной составляющей экологической ниши человека как гиперэврибионта в пределах Земли практически исчерпаны. Остается Космос и другие планеты, но это далекая перспектива, а проблемы выживания надо решать сегодня. Реально изменение ниши за счет второй составляющей образа действия или жизненного статуса. В двух словах это отказ от подчинения природы себе и переход на сотрудничество с ней. Однако за внешней стороной простоты решения вопроса кроются большие трудности, связанные с ограничением потребительских интересов и переходом на новые моральные принципы. Условием их формирования является глубокое осознание реальной экологической ситуации, экологическое образование и научно-информационное обеспечение путей решения проблем на национальном, межгосударственном, межэтническом и международном уровнях. Это в конечном счете новый глобальный уровень взаимоотношения человечества с природой. Или, другими словами, новая или кардинально измененная экологическая ниша, сформированная на основе разумной деятельности. В этом сила человека и его слабость по изменению своего отношения к экологической ситуации. С одной стороны, нет природных факторов и механизмов, которые безальтернативно диктовали бы необходимость таких изменений. Значит, есть повод оставить все как есть, придерживаться концепции биологизма (общеэкологические законы за нас все решат) или фатализма (все устроится само собой) и т. п. С другой стороны, реальная действительность все настойчивее демонстрирует бесперспективность таких концепций »; точек зрения, необходимость поиска путей выхода из экологического кризиса, мобилизации усилий и разума для кардинального и быстрого (другие темпы неприемлемы) изменения человеком своего статуса и экологической ниши в целом. Для этого требуется выполнение по крайней мере трех важных условий: 1) накопление, обобщение и представление возможности всем членам общества получения информации об экологической ситуации; 2) осознание необходимости изменения жизненного статуса (экологической ниши) не только отдельными индивидуумами, а всем мировым сообществом или, хотя бы на первых порах, наиболее влиятельными научными, общественными и правительственными структурами; 3) использование имеющихся и новых технологических и социальных (правовых) механизмов решения глобальных проблем в рамках измененной экологической ниши. Эти вопросы в конечном счете составляют основную сущность современных экологических проблем. Важнейшие из них рассматриваются на последующих страницах пособия. как есть, придерживаться концепции биологизма (общеэкологические законы за нас все решат) или фатализма (все устроится само собой) и т. п. С другой стороны, реальная действительность все настойчивее демонстрирует бесперспективность таких концепций и точек зрения, необходимость поиска путей выхода из экологического кризиса, мобилизации усилий и разума для кардинального и быстрого (другие темпы неприемлемы) изменения человеком своего статуса и экологической ниши в целом. Для; этого требуется выполнение по крайней мере трех важных условий: 1) накопление, обобщение и представление возможности всем членам общества получения информации об экологической ситуации; 2) осознание необходимости изменения жизненного статуса (экологической ниши) не только отдельными индивидуумами, а всем мировым сообществом или, хотя бы на первых порах, наиболее влиятельными научными, общественными и правительственными структурами; 3) использование имеющихся и новых технологических и социальных (правовых) механизмов решения глобальных проблем в рамках измененной экологической ниши. Эти вопросы в конечном счете составляют основную сущность современных экологических проблем. Важнейшие из них рассматриваются на последующих страницах пособия.
