Проблемы нерационального природопользования

Рис.1. Кривая экспоненциального  демографического развития: t1 – время начала демографического взрыва

Долгое время в описании демографического развития господствовали теории (примером может служить широко известная

теория Т. Мальтуса, согласно которой рост численности населения  происходит по закону геометрической прогрессии (производство продовольствия при этом растет в арифметической прогрессии)), предполагающие, что скорость увеличения числа людей  на Земле пропорциональна числу людей N (так называемая кинетика первого порядка). По такому закону, например, происходит размножение бактерий в ограниченной по объему питательной среде. Рост числа бактерий идет сначала медленно (скорость процесса прямо пропорциональна числу бактерий), но со временем все больше и больше ускоряется и, наконец, приобретает характер “взрыва”. Этот “демографический взрыв” описывается экспоненциальной кривой, приведенной на рис. 1. Постепенно микроорганизмы пожирают окружающую среду и начинают задыхаться в собственных отходах. С этого момента рост “народонаселения” замедляется, а затем вся микробная “цивилизация” переходит “в мир иной”. Такая “экологическая катастрофа” происходит всякий раз при спиртовом брожении, например, вина. При достижении 11 – 13 % спирта бактерии, вырабатывающие ферменты брожения, погибают. Именно поэтому крепость всех сухих вин ограничена этими цифрами. В десертные (крепленые) вина спирт добавляют. Данная схема развития присуща любой цивилизации, паразитирующей на окружающей среде.

Статистические данные вроде  бы подтверждают экспоненциальный рост народонаселения, есть основания говорить о “демографическом взрыве” – беспрецедентно быстром росте народонаселения мира. Однако в последние годы в связи с развитием идей и методов синергетики (науки о самоорганизации так называемых открытых систем, способных обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией)  появились новые модели, описывающие демографический кризис и законы развития человечества. Согласно этим представлениям, демографическая среда может рассматриваться как открытая и эволюционирующая система. Тогда число людей N является параметром порядка, что позволяет описывать процесс изменения народонаселения дифференциальным уравнением роста (П.Л. Капица):

,

где К = 67000 – константа модели, определяющая эффективный размер группы, масштаб сообщества, имеющего генетическую или социальную природу, т.е. скорость роста населения пропорциональна не числу людей N, а квадрату N2. Это уже нелинейный закон изменения параметра. Из него вытекает, что зависимость N от времени описывается не экспонентой, а гиперболой, которая имеет асимптоту около 2010 – 2025 г.

Анализ демографических  данных, собранных в течение многих поколений, свидетельствует, что рост численности населения укладывается на предсказываемую гиперболическую  кривую. По расчетам в рамках такой  модели к 2025 – 2070 гг. рост населения  достигнет своего максимального  значения (асимптотически приблизится к нему) 14 млрд. человек и стабилизируется. Это явление С.П. Капица называет демографическим переходом.

Если эта модель правильна, то у человечества появляется исторический шанс закрепиться в своей экологической  нише на разумном уровне численности  в 14 млрд. Сейчас же на Земле проживает  уже 6 млрд. человек (считается, что 12 октября 1999 г. появился шестимиллиардный  житель Земли).

Определенным доказательством  справедливости данной модели может  служить решение “обратной” задачи: по закону изменения численности  людей во времени можно рассчитать, когда же “это все началось”  и сколько людей было “вначале”.

Ориентировочный расчет показывает, что человеческая история “началась” приблизительно 4,5 млн. лет тому назад, а число людей тогда составляло около 100000 человек (тысяча стоянок по сто человек на нашей прародине  юго-восточной части Африки), что  совпадает с данными современной  антропологии о начале антропогенеза. Число людей, когда-либо живших на Земле со времени начала антропогенеза и до наших дней, составляет около 90 млрд. человек.

Предложенная количественная статистическая нелинейная теория роста затрагивает и другие вопросы: например, коллективное взаимодействие людей, влияние на окружающую среду и потребление ресурсов. Энергопотребление человечеством (суммарное потребление энергии) также пропорционально N2, т.е. нелинейно. Это позволяет сделать прогнозы о пространственном и временном распределении населения Земли в будущем и развить далее концепцию устойчивого развития.

В последние годы государственное  регулирование рождаемости способствует сдерживанию роста народонаселения. Наиболее целенаправленно и последовательно  оно осуществляется в Китае. Здесь  отдается предпочтение семье, состоящей  из двух родителей и одного ребенка. Привилегии более значительны при  рождении первенца-девочки. Это делается для того, чтобы родители не стремились к рождению мальчика, которому в семье отдается предпочтение. При рождении двух и более детей государство требует возврата пособий, полученных при рождении первого ребенка, лишает матерей декретного отпуска, льгот по медицинскому обслуживанию и прочего. Результаты таких мер впечатляющи. Средний коэффициент рождаемости (на одну женщину) снизился с 4,5 в середине 70-х гг. до 2,6 в 1982 г. и до 2,4 – 2,3 в настоящее время.

Опасность ядерной  войны и ее глобальные экологические  последствия.

Из всех видов воздействия человека на окружающую среду самым мощным разрушительным фактором, несомненно, являются военные действия. Война наносит неслыханный урон человеческой популяции и экосистемам. Так, только в период второй мировой войны военными действиями была охвачена площадь около 3,3 млн. км2, а погибло 55 млн. человек. В свою очередь самой разрушительной для биосферы войной является ядерная с применением оружия массового поражения. Опасность ядерной войны сохраняется, несмотря на окончание “холодной войны”. Ее возможность показал недавний конфликт между Индией и Пакистаном: обе страны имеют ядерное оружие, средства его доставки и были готовы к нанесению ядерных ударов.

Оружие массового  поражения подразделяется на ядерное, химическое и бактериологическое (преднамеренные воздействия человека на природу и окружающую среду в военных целях получили названия экоцида (биоцида, экологической войны)).

Действие ядерного оружия основано на колоссальной энергии, выделяющейся при делении ядер урана или  плутония (атомное оружие) или при  термоядерном синтезе гелия из ядер водорода (водородное или термоядерное оружие). Поражающими факторами ядерного оружия являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и  радиоактивное заражение.

Ударная волна по своей природе аналогична звуковой волне гигантской мощности. Она возникает в результате мгновенного расширения воздуха в эпицентре взрыва при его нагреве до температуры в несколько миллионов градусов и обладает громадной разрушительной силой, уничтожая на своем пути все: людей, животных, лесные массивы, строения и т.п.

В момент ядерного взрыва возникает  мощное световое излучение, способное вызвать сильнейшие ожоги открытых участков тела, в том числе сетчатки глаз (человек просто потеряет зрение, если взглянет на ядерную вспышку) и влекущее за собой массовые пожары лесов, домов и т.п.

Под воздействием проникающей радиации (a-,b-, g- и нейтронное излучение) у людей и животных возникает лучевая болезнь, которая в тяжелых случаях заканчивается летальным исходом.

Помимо прямой гибели людей  и организмов от действия поражающих факторов ядерного оружия, возможна гибель всего живого на Земле в результате последствий применения ядерных  боеприпасов. Так, разрушение плотин гидросооружений  может привести к наводнениям. При  повреждении атомных электростанций будет наблюдаться дополнительное повышение уровня радиации. В сельской местности произойдет радиоактивное  заражение посевов, что повлечет за собой массовый голод населения. В случае нанесения ядерного удара  в зимнее время уцелевшие после  взрывов люди останутся без жилья  и могут погибнуть от переохлаждения.

Пагубным последствием ядерной  войны долговременного характера  явится разрушение озонового слоя. Согласно докладу Национальной академии наук США, в мировой ядерной войне  может быть взорвано до 10000 Мт ядерных  зарядов, в результате чего 70% озонового  слоя разрушиться над Северным полушарием и 40% – над Южным. Это окажет губительное  воздействие на все живое.

В итоге крупномасштабная ядерная война, как показывают расчеты (Н. Н. Моисеев, М. И. Будыко, Г. С. Голицын и др.), неизбежно приведет к климатической катастрофе, получившей название “ядерная зима” – резкое похолодание после массированного применения ядерного оружия, обусловленное выбросами в атмосферу большого количества дыма и пыли. Дело в том, что следствием ядерных взрывов будут массовые пожары, сопровождаемые выбросом в атмосферу колоссального количества пыли. Дым от пожаров и облака из радиоактивной пыли окутают Землю непроницаемым покрывалом, наступит “ядерная ночь” на многие недели и даже месяцы. Значительно упадет температура у Земной поверхности (до минус 310С). Повышенные дозы радиации приведут к росту раковых заболеваний, выкидышей, патологий у новорожденных. Все это факторы гибели человечества (ученые утверждают, что после ядерной войны на Земле выживут лишь тараканы и крысы, не считая микроорганизмов).

Химическое оружие предназначено для отравления человека и биоты с помощью боевых отравляющих веществ (газообразных, жидких или твердых). Средства их  доставки – ракеты, мины, снаряды, бомбы или распыление с самолетов. Они способны внедряться и перемещаться по трофическим цепям, представляя высокую токсичную опасность для жизнедеятельности организмов.

В больших количествах  химическое оружие применялось во время  первой мировой войны и во Вьетнаме. В 1914 – 1918 гг. боевые отравляющие вещества, в основном иприт, вызвали гибель 10 тыс. человек и 1,2 млн. человек стали инвалидами.

К настоящему времени созданы  новые классы боевых отравляющих веществ – нервно-паралитического, психогенного, общеотравляющего, удушающего и т.п. действия. Все они оказывают крайне негативное влияние на природные экосистемы, вызывая массовые поражения людей, гибель большой части популяций любых позвоночных животных, растений.

Бактериологическим (биологическим) оружием называют бактериальные средства (бактерии, вирусы и др.), яды (токсины), предназначенные для массового поражения людей. Используется оно с помощью живых переносчиков заболеваний (грызунов, насекомых и др.) либо в виде боеприпасов, начиненных зараженными порошками или жидкостью.

Бактериологическое оружие способно вызвать массовые инфекционные заболевания людей и животных (чума, холера, сибирская язва и другие болезни), даже попадая в их организм в ничтожно малых количествах. Многие бактерии образуют споры, сохраняющиеся в почве в течение десятилетий.

Ликвидация всех видов  оружия массового уничтожения –  единственно реальный путь предотвращения глобальной экологической катастрофы, связанной с военными действиями. Сейчас же оружие массового уничтожения представляет угрозу самому существованию планеты.

Охрана окружающей среды. Охрана гидросферы.

Для предупреждения засорения  поверхностных вод планеты принимают  меры, исключающие попадание в  водоемы и реки строительного  мусора, твердых отходов остатков лесосплава и других предметов, негативно  влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Важнейшая и наиболее сложная проблема – защита вод  от загрязнения.

Характеристика  гидроресурсов и сточных вод.

Гидросфера – водная оболочка Земли – совокупность, океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных  вод, это самая тонкая оболочка нашей планеты, составляющая лишь 10–3 % от общей ее массы.

Роль воды во всех жизненных  процессах общеизвестна. Например, человек без воды не может прожить  более 8 суток, а за год он на свои нужды расходует около 1 тонны  воды. Основной потребитель пресной воды – сельское хозяйство: она идет на мелиорацию, обслуживание животноводческих комплексов и т.п. Для выращивания 1 т пшеницы необходимо воды 1500 т , 1 т риса – 7000 т, 1 т хлопка – 10 000 т.

Вода необходима практически  всем отраслям промышленности. На производство 1 т чугуна требуется воды 50 –150 т, 1 т пластмасс – 500 –1000 т, 1 т цемента – 4500 т, 1 т бумаги – 100 000 т. На электростанциях мощностью 300 тыс. кВт расход воды составляет 300 млн. т/год.

Перечисленные производства потребляют только пресную воду. Расчеты же показывают, что пресная вода на планете составляет всего 2,5% от всех запасов воды, 85% – соленая вода морей и океанов, содержащая до 35 г/л солей. Запасы пресной воды на Земле распределены крайне неравномерно: 72,2% – льды; 22,4% – грунтовые воды; 5,05% – устойчивый сток рек и вода озер; 0,35% – атмосферная вода. В свою очередь, на долю пресной воды, которую человечество может использовать, приходится всего 10–2% пресной воды на Земле.

Наблюдается постоянный рост водопотребления как на производственные, так и на бытовые нужды людей. В среднем в городах с населением более 1 млн. человек потребляется воды: в Москве – 400, в Лондоне – 170, в Санкт –Петербурге – 500, в городах США – 200, в Париже – 130, в Берлине – 250, в Брюсселе – 85 л/сутки на человека.

Интенсивная хозяйственная  деятельность человека привела к деградации гидросферы – загрязнению и истощению поверхностных и подземных вод.

Истощение вод – недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных  вод) или уменьшение минимально допустимого  стока (для поверхностных). И то и  другое приводит к неблагоприятным  экологическим последствиям, нарушает сложившиеся связи в системе  человек – биосфера.