Лекция 3: Экологические кризисы и революции. Глобальные

Лекция 3: Экологические кризисы и революции. Глобальные
экологические проблемы.
1. Причины экологических проблем.
2. Проблема разрушения озонового слоя.
3. Проблема кислотных дождей.
4. Проблема сохранения биологического разнообразия.
5. Проблема «парникового эффекта».
6. Демографическая проблема.
7. Продовольственная проблема.
8. Проблемы урбанизации.
1. Причины экологических проблем.
Экологический кризис – напряженное состояние
взаимоотношений
между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием
развития
производительных
сил
и
производственных
отношений
в
человеческом обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы.
Человек с незапамятных времен оказывал влияние на природу. Обладая
разумом, он последовательно и неуклонно подчинял своим потребностям
природные ресурсы и изменял окружающую среду. Качественный скачек
науки и техники в XX столетии привел к тому, что антропогенные
воздействия на биосферу стали сопоставимы с природными экологическими
факторами.
Преобразование
природных
ландшафтов
в
города,
промышленные комплексы и сельскохозяйственные системы охватывали
около 20% суши и т.д.
Древнейшие приспособления, увеличивающие власть их обладателя
над окружающей природой, появились уже у высших человекообразных
обезьян. Это были камни, палки и, как показали раскопки в Юго-Восточной
Африке, охотничьи булавы, сделанные из больших берцовых костей антилоп.
Первой технической революцией, совершенной еще прачеловеком,
было овладение огнем. Огонь грел, защищал и стал могущественным
средством химического преобразования природы (приготовление пищи,
изготовление орудий, выплавление металла). Уже первая техническая
1
революция столкнула человека с массой проблем (необходимость создания
запасов топлива, укрытий от дождя, за огнем постоянно нужно следить).
Синантропы, жившие в горах к северо-западу от Желтого моря, жили
общинами, в которых уже было ясно разделение труда: одни из них
охотились, другие собирали топливо и растительную пищу, третьи хранили
огонь. Местность на значительном расстоянии вокруг их жилищ была
значительно изменена их трудовой деятельностью. Но людей было еще мало
и общее их влияние на живой покров планеты было несущественным.
Положение изменилось, когда на земле появилась древняя форма
настоящих людей – неандертальцы. Они умели делать каменные ножи,
наконечники копий, а главное, огонь в их руках стал могучим орудием
племенной охоты. Горели леса и степи, убегали звери и птицы и попадали в
засады охотников. Это были первые мощные удары по природным ресурсам.
Экологические проблемы в современном мире стали особенно острыми
и вышли на первое место. Приобретая неограниченную власть над природой,
люди по-варварски используют ее ресурсы. Сегодня в массовом сознании
прочно утвердился идеал, к которому стремится большинство людей мира.
Это идеал материального благополучия.
Во-первых, рост уровня потребления неизбежно ведет к увеличению
вредных выбросов в окружающую среду. Так на долю США приходится
половина всех вредных выбросов на планете, хотя там проживает менее 5%
населения Земли. Следует отметить, что развитые страны дают более 75%
всех вредных выбросов, хотя в этих странах, как ни странно, называемых
«цивилизованными», тратятся огромные средства на решение экологических
проблем.
Во-вторых, наша планета имеет конечные размеры и соответственно
объем природных ресурсов не является бесконечным. Запасы полезных
ископаемых сокращаются значительно быстрее, чем прогнозировалось ранее.
По оценкам крупнейших ученых мира, нынешний образ жизни приведет
через 50-70 лет к исчерпанию ряда важнейших ресурсов, необходимых для
2
жизнеобеспечения людей, таких как нефть, природный газ, чистая пресная
вода и чистый воздух.
Локальные войны имеют опасность перехода к широкомасштабным
войнам с применением ядерного оружия. История развития человечества, к
сожалению, неразрывно связана с войнами. Так в период наполеоновских
войн погибло около 3,7 млн. человек, в Первой мировой войне – примерно
10 млн. человек, во Второй – около 55 млн. (из них более половины
приходится на долю стран бывшего СССР), а за все войны прошлого века –
более 100 млн. человек.
В настоящее время на планете накоплено столько ядерных зарядов, что
их
достаточно
безжизненную
для
многократного
пустыню.
превращения
Последствия
нашей
глобальной
планеты
ядерной
в
войны
катастрофичны не только для всего живого. Произойдет изменение климата,
состав атмосферы, изменится циркуляция воздушных и водных масс.
Главной опасностью экологического кризиса является то, что при
определенных обстоятельствах он может перерасти в экологическую
катастрофу.
Под экологической катастрофой следует понимать переход системы из
одного устойчивого состояния в другое. Например, повышение средней
температуры
Земли
может
привести
к
таянию
полярных
льдов,
опустыниванию почв, вымиранию определенных видов флоры и фауны,
может быть даже и к гибели человека. Экологические катастрофы могут
иметь различные уровни – от локальных (гибель леса, осушение моря и т.д.)
до глобальных (в масштабах Земли, Солнечной системы, Галактики и даже
Вселенной).
Человечество в процессе жизнедеятельности. Безусловно влияет на
различные экологические системы. Примерами таких, чаще всего опасных,
воздействий является осушение болот, вырубание лесов, уничтожение
озонового слоя, поворот течение рек, сброс отходов в окружающую среду.
3
Этим самым человек разрушает сложившиеся связи в устойчивой системе,
что может привести к ее дестабилизации, т.е. к экологической катастрофе.
К экологическим катастрофам могут привести следующие причины,
которые в настоящее время являются глобальными экологическими
проблемами человечества:
- глобальное потепление, сдвиг климатических зон;
- озоновые дыры;
- частично обратимое загрязнение окружающей среды;
- неуничтожимые радиоактивные отходы;
- эрозия и сокращение площадей плодородных почв;
- демографический взрыв;
- истощение невозобновляемых минеральных ресурсов;
- энергетический кризис;
- резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых
болезней;
- недостаток продуктов питания;
- истощение ресурсов мирового океана и его загрязнение.
2. Проблема разрушения озонового слоя.
В процессе эволюции биосферы
над Землей сформировался так
называемый озоновый экран, защищающий все живое на планете от
губительного воздействия жесткого ультрафиолетового излучения с длиной
волны менее 400 нм. Уменьшение концентрации озона в атмосфере Земли на
1% по данным некоторых ученых, приводит к повышению онкологических
заболеваний кожи на 2,6% и вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев
слепоты из-за катаракты. При этом также снижается иммунитет как у
человека, так и у животных.
Озон представляет собой трехатомную молекулу кислорода О3, он
рассеян в тропосфере и стратосфере. Наибольшая его концентрация
наблюдается на высоте от 20 до 25 км. Он образуется в результате разрядов
4
атмосферного электричества, окисления органических веществ. Озон
является очень ядовитым газом, его предельно допустимая концентрация в
приземном слое воздуха составляет всего 0,1*10-4%. Средняя концентрация
озона в стратосфере составляет 0,3*10-3%. Это достаточно для защиты биоты
от жесткого ультрафиолетового излучения.
В 70-е годы прошлого столетия появились сообщения о снижении
содержания озона в атмосфере. В 1975 г. было обнаружено разрушение
озонового слоя над Антарктикой. В настоящее время озоновая дыра вышла за
пределы континента и имеет площадь более 10 млн. км 2. Несколько меньшая
по площади «озоновая дыра» наблюдается над Арктикой. Причины
возникновения «озоновых дыр» объясняют по-разному. В начале основной
причиной считали полеты сверхзвуковых стратосферных самолетов, которые
выбрасывают достаточно большое количество оксидов азота, вступающих в
реакцию с озоном. Однако последующие исследования показали, что эти
самолеты не представляют существенной угрозы для озонового экрана. В
дальнейшем было установлено, что основным разрушителем озона являются
фреоны (хлорфторуглеводороды). Эти химические вещества синтезированы
человеком, широко используются в холодильной технике в качестве
хладоносителей, они применяются при производстве аэрозолей, как
растворители, в огнетушителях и т.д.
Попадая в стратосферу под действием фотонов солнечного света, они
подвергаются фотохимическому разложению, при этом выделяются атомы
хлора, которые вступают в реакцию с озоном.
Производство фреонов началось примерно с 40-х гг. прошлого
столетия, которые стали использовать в холодильной технике вместо
токсичного аммиака. Во второй половине XX в. объем производства фреонов
увеличивался примерно на 7-10% ежегодно. В конце 70-ч гг. были приняты
международные соглашения по снижению объемов производства фреонов.
Так в 1978 г. в США был введен запрет на использование фреонов в
аэрозолях.
5
Следует
отметить,
что
ядерные
взрывы
также
способствуют
разрушению озонового слоя, так как высвобождаемые при этом оксиды азота
вступают в реакцию с озоном. Кроме того, источниками оксидов азота
являются азотные удобрения и выхлопные газы автомобилей.
Т.о. образование озона происходит главным образом в тропосфере
(разряды молний, разложение отмерших организмов), а разрушение – в
стратосфере.
3. Проблема кислотных дождей.
Кислотность среды характеризуется показателем рН.
Водная среда
может иметь значение рН от 0 до 14. Нейтральный водный раствор имеет
рН=7, кислотный раствор – рН ˂ 7, щелочной – рН ˃7.
Атмосферные осадки (имеющие показатель рН˂5,6), содержащие
серную и азотную кислоты, которые образуются в результате попадания в
атмосферу оксидов серы и азота из труб промышленных предприятий
называются кислотными дождями. Следует отметить, что даже в самом
чистом воздухе есть углекислый газ, который взаимодействуя с парами воды,
образует слабый раствор угольной кислоты, поэтому дождевая вода всегда
имеет рН 5,6-6. Кислотные дожди снижают плодородие почвы, ухудшают
рост деревьев и трав в лесу, уничтожают многих представителей фауны.
До начало промышленной революции проблема кислотных дождей
отсутствовала. Антропогенное влияние на кислотность осадков стало
проявляться в XX в., так как стало возрастать количество сжигаемого
ископаемого топлива. При сжигании угля и нефти образуются кислородные
соединения серы, которые реагируя с парами воды, образуют серную и
сернистую кислоты. Эти кислоты выпадают вместе с дождем, снегом,
присутствуют в тумане, облаках.
Впервые проблема кислотных дождей как всемирная экологическая
проблема была поднята Швецией в 1972 г. на первой конференции ООН по
окружающей
среде.
Масса
кислотообразующих
оксидов,
ежегодно
6
поступающих в атмосферу, составляет более 150 млн. т, т.е. на каждого
человека Земли примерно 25 кг в год.
Наиболее чувствительны к кислотным осадкам водные экосистемы.
При рН=5,8-6 гибнут ракообразные, улитки, моллюски, лосось, форель,
насекомые, зоо- и фитопланктон. Если рН˂5, то погибает окунь, щука, угорь,
начинается развитие белого мха, выживают только некоторые виды водных
насекомых.
При этом наносится урон и сухопутным экосистемам. Так как многие
пищевые цепи начинаются в водоемах. Сокращается популяция птиц,
питающихся рыбой и развивающимися в воде личинками насекомыми.
Кислотные осадки приводят к деградации лесов. Попадая на защитный
восковой покров листьев и хвои деревьев, они разрушают его, увеличивая
возможность проникновения в ткани патогенных бактерий, грибов. Самыми
чувствительными растениями являются ель, лиственница, граб, бук, пихта.
Кислотные осадки выщелачивают в почве алюминий и тяжелые металлы.
Которые повреждают молодые корни и вызывают преждевременное старение
деревьев.
Всего на нашей планете кислотными осадками повреждено почти 31
млн. га лесов. Наиболее ощутимо действие кислотных дождей на почвы
проявляется в тропиках и северных районах. Почвы в тропиках практически
не содержат нейтрализаторов кислот, а в северных районах подкисляются и
без того кислые (подзолистые) почвы. В кислых почвах снижается
активность редуцентов и азотфиксирующих организмов, повышается
активность алюминия и тяжелых металлов, которые
затем попадают в
водоемы и водопроводную сеть, ухудшая качество питьевой воды.
Кислотные дожди губительны не только для живых организмов. Под их
воздействием разрушаются древние памятники архитектуры. Мрамор под
воздействием раствора серной кислоты превращается в гипс. Температурные
изменения, дождь, ветер разрушают этот мягкий материал.
7
На сегодняшний день проблема охраны атмосферного воздуха от
загрязнений становится одной из глобальных вопросов XXI века.
4. Проблема сохранения биологического разнообразия.
Биологическое разнообразие может быть разделено на три категории:
генетическое разнообразие, разнообразие видов и разнообразие экосистем.
Генетическое – это разнообразие видов внутри одного вида. Видовое
разнообразие
–
внутри
одного
региона. Разнообразие
экосистем
–
разнообразие мест обитания, биотических сообществ и экологических
процессов в биосфере.
Все три уровня разнообразия составляют единую систему. Снижение
генетического разнообразия вида, может привести к гибели вида, а значит,
уменьшится биологическое разнообразие данного региона. Биоразнообразие
напрямую связано с устойчивостью экосистемы и биосферы в целом к
изменениям экологических факторов. В первую очередь антропогенных.
Снижение
биоразнообразия
приводит
к
разрушению
сложившихся
экологических связей и деградации природных сообществ. К нарушению
гомеостаза – в конечном счете, к их уничтожению.
Поддержание биологического разнообразия необходимо по многим
причинам, не говоря уже о том, что каждый вид и каждая экосистема имеют
право на существование. Жизнедеятельность многих видов зависит от
жизнедеятельности других видов: уничтожение одного вида может привести
к исчезновению других. Человек как биологический вид зависит от других
видов из-за потребности в еде, лекарствах, промышленных продуктах, а
также в таких «экологических услугах», как, например, самоочищение
водоема. И, наконец, каждый вид и каждая экосистема вносит определенный
вклад в красоту и богатство окружающего нас мира.
Так тропический пояс нашей планеты характеризуется наибольшим
видовым разнообразием. Степень уничтожения лесов, а значит и утрата мест
обитания наиболее высоки в этих районах. Ежегодно уничтожается около 17
8
млн. га тропических лесов. Такие темпы уничтожения тропических лесов
обрекают до 8% видов на вымирание, которые обитают
Разрушение мест обитания – не единственная
в этих лесах.
причина снижения
биоразнообразия.
Основные причины утраты биологического разнообразия:
 Возрастающая численность населения;
 Возрастающие потребления ресурсов;
 Пренебрежительное отношение к биологическим видам и
экосистемам;
 Плохо
продуманная
государственная
политика
в
области
использования природных ресурсов;
 Негативное влияние международной торговли;

Несправедливое распределение ресурсов;
 Непонимание или игнорирование значение биологического
разнообразия.
Ухудшение экологической обстановки во многих регионах земного
шара требует все более энергетических усилий для защиты жизни на планете.
Человек – естественный компонент биосферы, он возник в результате ее
эволюции, и на него, как и на все остальные виды, распространяются законы
биосферы.
5. Проблема «парникового эффекта».
«Парниковый эффект» - потепление климата на земле в результате
повышения в приземном слое атмосферы содержания пыли, углекислого газа
и метана. Смесь пыли и газов действует как полиэтиленовая пленка над
парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности
почвы, но задерживает рассеиваемое почвой тепло, в результате под пленкой
создается теплый микроклимат.
9
Земля и атмосфера поглощает примерно 67% солнечного излучения.
Около 33% излучения атмосфера и поверхность земли отражают обратно. В
среднем, поверхность земли передает атмосфере количество энергии, равное
тому, которое она поглощает. Земля освобождается от поглощенной энергии.
Испуская тепловое инфракрасное излучение. В равновесном состоянии.
Когда
температура
не
меняется.
Энергия
солнечного
излучения,
попадающего на землю, совпадает с энергией теплового излучения земли.
Углекислый газ является одним из главных виновников «парникового
эффекта, потому что другие известные «парниковые газы» определяют лишь
примерно половину глобального потопления.
Установлено, что содержание углекислого газа в атмосфере за
последние 100 лет увеличилось на 25%. Потепление климата ведет к таянию
полярных льдов и повышению уровня мирового океана.
Оценки, основанные на возможном росте температуры в течение
ближайших нескольких десятилетий, показывают, что некоторые регионы с
неустойчивым увлажнением станут более сухими, что повлечет за собой
деградацию земель и потерю урожая. Влажные области
станут в еще
большей степени насыщены влагой. Всегда за предстоящими изменениям
климата неизбежно наступят изменения положения природных зон. Сейчас
на глобальном уровне ведутся работы по сокращению выбросов углерода.
Для этого прежде всего необходимы крупные изменения в мировой
энергетике:
- развитие атомной энергетики;
- развитие альтернативных видов энергетики (ветровой, солнечной,
геотермальной);
- всемирная экономия энергии.
6. Демографическая проблема.
В последнее время о проблеме быстрого роста численности населения
нашей планеты говорят не только демографы и экологи, но и социологи,
10
экономисты и политики. Рост населения определяет будущее цивилизации,
так как растет нагрузка на биосферу и иссякают природные ресурсы. За
последние 100 лет прирост населения составил почти 4,4 млрд. человек, в то
время как за 1900 лет ( с начала нашей эры до конца XIX в) – всего 1,4 млрд.
Таким образом, рост населения во второй половине XX в. приобрел
взрывной характер и получил название «демографическтй взрыв».
Первый демографический взрыв связан с освоением охоты на крупных
животных (примерно 30-80 тыс. лет
до н.э.). затем из-за истребления
крупных животных и уменьшения объема пищи произошло резкое
сокращение численности населения почти в 2 раза. С освоением земледелия
и скотоводства (примерно 8-10
тыс. лет назад) происходит второй
демографический взрыв и численность населения планеты увеличивается
примерно в 30 раз. На этом долгом пути были и резкие сокращения
численности населения планеты. Так в 1348 г. от чумы, охватившую всю
Европу, умерло около одной трети жителей.
С началом промышленной революции (1650 г) наступает третий
всплеск численности населения. Существует несколько причин настоящего
демографического взрыва. Прежде всего, это колоссальные достижения
медицины. Побеждены страшнейшие болезни (чума, оспа, холера и т.д.),
уносившие в недалеком прошлом тысячи и миллионы жизней. Тысячелетия
средняя продолжительность жизни не превышала 30-35 лет. Всего 250 лет
назад на первом году жизни умирало до 85% детей, сейчас в развитых
странах – не более 5-7%.
Кроме того, достижения в области техники. Земледелия существенно
облегчили труд человека и позволили значительно улучшить условия жизни
и качество питания это также положительно повлияло на продолжительность
жизни.
Прирост населения на планете происходит крайне неравномерно. Он
максимален в развивающихся странах (Юг) и минимален в развитых странах
Европы и Америки (север). Быстрый прирост населения нарушает его
11
возрастное соотношение, так как увеличивается доля нетрудоспособного
населения (детей, подростков, пенсионеров).
В настоящее время усилия президента страны и правительства
направлены на повышение рождаемости, так как к упадку экономики может
привести как чрезмерно быстрый руст, так и снижение численности
населения.
7. Продовольственная проблема.
Проблема недоедания и голода непосредственным образом связана с
прогрессирующим ростом населения Земли. Голод много раз «посещал»
нашу планету. В XII в. во Франции во время одной из войн бобы продавались
поштучно. В XIII в. в Европе наблюдалось людоедство
и торговля
человеческим мясом.
В России в неурожайные 1602-1605 гг. только в Москве погибло почти
полмиллиона человек. В настоящее время от голода и недоедания страдает
население слаборазвитых стран Азии, латинской Америки, и особенно
Африки. По оценке ООН. Число голодающих в мире достигает 800 млн.
человек. Еще большее число людей недоедает. По различным оценкам, таких
людей на планете от 2 до 3 млрд.
8. Проблемы урбанизации.
Совершенствование земледелия (орошение, селекция, использование
отходов жизнедеятельности
животных в качестве удобрений и т.д.)
постепенно приводят к оседлому образу жизни. Появляется избыток
продуктов питания. часть которого сохраняется про запас на неурожайный
год, часть изымается в качестве налогов, а часть продается или меняется на
изделия ремесленников, ювелиров и т.д. создаются классы и сословия людей,
непосредственно не участвующих в процессе производства продуктов
питания. Эти
люди селятся компактно, так как для их деятельности не
нужны большие участки земли, - так возникают первые города.
12
Таким образом, до какого-то времени жизнь людей существенно не
отличалась от жизни высших животных. С переходом к оседлому образу
жизни появляются качественные отличия в жизни людей. Особенно ярко эти
отличия обозначились с появлением городов.
Потребности города – это прежде всего физиологические потребности
людей в воздухе, воде, пище, одежде, жилье, удалении отходов процесса
жизнедеятельности. Вместе с тем город – это не только скопление людей, но
и скопление искусственных сооружений: домов, предприятий, систем подачи
воды и удаление отходов и т.п. Объем строительства первых цивилизаций
впечатляет своим размахом. Так, пирамида Хеопса, построенная пять
тысячелетий назад, была самым высоким сооружением в мире вплоть до 1889
г. – года возведения Эйфелевой башни. Одновременно с ростом городов
растут горы мусора вокруг них. Когда проблемой мусороудаления
практически не занимались, то слой мусора на улицах нарастал и в нем
постепенно утопал старый город. Средневековье не внесло существенных
улучшений в решение городских проблем. Средневековые города отличались
скученностью домов, грязь и зловоние. Все отбросы, помои и нечистоты
выбрасывались из окон прямо на улицу, так как система канализации и
система мусороудаления отсутствовали. Обилие пищевых отбросов было
прекрасной средой для размножения крыс, мух, тараканов и патогенных
микроорганизмов. Результаты были ужасающими: чума, тиф, холера уносили
тысячи жизней, в первую очередь горожан. Несмотря на все это города
продолжают расти.
Таким образом, на сегодняшний день важнейшей экологической
проблемой как в развитых, так и в развивающих странах является быстрая и
бесконечная урбанизация.
13