Глава 19
Природные ресурсы и их использование

Среди ресурсов Земли выделяются биологические, обусловливающие возможности жизни человека на Земле (к ним, в частности, относятся пищевые), минеральные и энергетические, обеспечивающие основу материального производства человеческого общества. Все природные ресурсы подразделяют на неисчерпаемые и почерпаемые. Список собственно неисчерпаемых ресурсов не так уж велик, хотя их объем значителен. На первом месте стоят космические, солнечная радиация; затем климатические, водные - энергия морских волн, ветра. Если учитывать эти ресурсы по объему, то воздушная и водная среда - атмосферный воздух и вода - относятся к неисчерпаемым ресурсам, но при описанных выше интенсивных процессах загрязнения и потребления в обозримом будущем и воздух, и вода могут стать реальным дефицитом.

Имеет смысл еще раз привести суждение Б. Небела (1993, с. 78-79) о солнечной радиации как ресурсе биосферы: экосистемы "существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно".

Выше мы уже детально рассмотрели каждую из перечисленных характеристик солнечной энергии и их значимость для существования жизни на Земле и, в частности, для качества жизни человечества.

Исчерпаемые ресурсы делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относят растительный и животный мир, плодородие почв. К невозобновляемым ресурсам причисляют полезные ископаемые. Использование их было начато человеком на заре каменного

333

Рис. 83. Основные типы природных ресурсов
Рис. 83. Основные типы природных ресурсов

века, - это был природный камень - кремень, обсидиан и др. Первыми металлами, которые нашли практическое применение человеком, были самородное золото и медь. Добывать же и плавить руды, содержащие медь, а также олово, серебро, свинец, человек научился за 4 тысячи лет до нашей эры (рис. 83).

В настоящее время человек вовлек в сферу своей промышленной деятельности преобладающую часть известных минеральных ресурсов. Из земных недр извлекается все больше различных руд, каменного угля, нефти и газа. Развитие техники и технологии все больше открывает новые области применения черных и цветных металлов, различного неметаллического сырья. В результате расширяется разработка бедных руд, увеличивается добыча нефти и газа, угля из труднодоступных ранее месторождений, в том числе и из-под дна моря.

Минеральные ресурсы в целом представляют собой все природные для употребления вещественные составляющие литосферы. Они могут быть использованы как минеральное сырье или источники энергии (ископаемое топливо, металлическое и неметаллическое сырье). Эти ресурсы относятся к исчерпаемым (невозобновимым). Развитие человеческого общества со времени его зарождения и становления связано с использованием минерального сырья, извлекаемого из земных недр. Постоянно увеличивающийся расход сырья приводит к возрастанию темпов их добычи, в частности, с 1955 по 1985 г. мировая добыча бокситов возросла в 11 раз, фосфоритов и калийных солей - более чем в 5 раз, молибдена - почти в 7 раз, железной и хромовой

334

руды - в 3,5 раза и т. д. Естественно, что запасы минерально-сырьевых ресурсов, особенно залегающих в доступных для современного уровня техники зонах земной коры, далеко небезграничны, а главное, практически невозобновимы.

Прогнозы о количестве возможных запасов специалистами осуществляются весьма разноречиво. Считается, что для промышленно развитых и развивающихся стран мира запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить еще на 100-800 лет. Однако запасов весьма важных полиметаллических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово, очень мало - лет на 30 - 50.

Территория и зона шельфа России обеспечена разведанными запасами полезных ископаемых на весьма отдаленную перспективу, однако у нас в стране, равно как и во всем мире, качество вновь обнаруживаемых и осваиваемых запасов имеет тенденцию неуклонного ухудшения: растет зольность углей, снижается концентрация металлов в горной массе, увеличивается доля труднообогатимых и перерабатываемых минеральных удобрений. Так, в США содержание меди в рудах уменьшилось с 2,5 - 3% в начале века до 0,8% к концу 70-х годов. Только за последние 30 лет в районах, богатых полиметаллическими рудами (Австралия, Канада, США, Мексика), среднее содержание свинца и цинка в добываемых рудах снизилось в 2 - 2,5 раза. В нашей стране за этот же период содержание железа в сырой руде уменьшилось с 50 до 35% (Панфилов, 1990).

В последние годы резко возросла добыча энергетических видов сырья - нефти и природного газа. К середине 90-х годов XX в. в мире было добыто около 3600 млн. т нефти, из которых 40% приходится на США, Саудовскую Аравию и Россию. Добыча природного газа в 1995 г. в мире составила около 2200 млрд. м3, из них на территорию бывшего СССР приходится почти 40% и на США около 25%. Возрастает в мире добыча золота. Если в 1988 г. она составляла 1920 т, то в 1991 г. возросла до 2157 т, а к 1999 г. - почти до 2200 т (из этой добычи наибольшая доля приходится на ЮАР - более 650 т, США - более 320 т, бывшего СССР - более 250 т, Австралию - 240 т). В 1991 г. добыча алмазов в мире составила 106 млн. карат, в том числе в Австралии - 36 млн. карат и в Заире - 19 млн. карат. По данным специалистов, за последние 30 лет производство полезных ископаемых увеличилось примерно в 30 раз, в то время как за предыдущие 76 лет всего в 10 - 12 раз (табл. 41).

Перспективным источником минеральных ресурсов является океан. Следует сказать, что более 90% всех добываемых полезных ископаемых приходится на нефть и газ. Океан также поставлял 90 % мировой добычи брома, 68% магния, треть поваренной соли и т. д. Весьма разнообразны типы минеральных ресурсов дна Мирового

335

океана. Практически неограниченные запасы стройматериалов; морские ресурсы рутила, золота, платины, алмазов примерно сопоставимы с запасами на суше. Запасы фосфоритов достигают примерно 90 млрд. т, а железомарганцевых конкреций - около 2 - 3 трлн. т. В шельфовых зонах океана добывается 65% циркониевых и 25% ториевых минералов. У берегов Бразилии и Индии добывают олово, а на шельфе Африки - алмазы.

Таблица 41. Запасы основных видов минерального сырья в промышленно
развитых и развивающихся странах (по В.А. Вронскому, 1996; Е.И. Панфилову,
1990, с изменениями и дополнениями автора)

В будущем весьма перспективны железомарганцевые конкреции на дне океана, содержащие около 20 ценных элементов, но пока их добыча с глубины более 4000 м представляет сложную техническую проблему. В настоящее время более 20 % нефти и газа добывается в море, а через 10-20 лет это количество может удвоиться. Значительный интерес представляют рудные отложения Красного моря, в центральной части которого на глубине свыше 2000 м фиксируются горячие рассолы (температура выше 60° С). В них содержание железа в 8000 раз, цинка в 500 раз, меди в 100 раз больше, чем в морской воде. В металлоносных рассолах содержание цинка до 10% и меди до 7%. По материалам глубоководного бурения в рифтовой зоне Красного моря было

336

подсчитано, что только во впадине Атлантис-11 металлоносные осадки содержат около 3,2 млн. т серебра и 45 т золота (по В А. Броне - кому, 1996 г.) (табл. 42).

Таблица 42. Основные типы минеральных ресурсов дна Мирового океана
(В.А. Вронский, 1996, с изменениями автора)

В хозяйственный оборот таким образом вовлекаются все новые и очень обширные территории и акватории, растет использование древесины, промысловых животных, увеличиваются пахотные земли, кормовая база для животноводства. К настоящему времени большая часть пригодных к сельскохозяйственной деятельности территорий представляет собой распаханные земли и окультуренные пастбища для домашних животных.

Развитие промышленности и сельского хозяйства потребовало больших площадей для строительства городов, промышленных предприятий, разработки полезных ископаемых, сооружения коммуникаций. Таким образом около 20 % суши к настоящему времени преобразовано деятельностью человека. Значительные площади поверхности суши исключены из хозяйственной деятельности человека вследствие накопления на них промышленных и твердых бытовых отходов и невозможности использования районов, где ведется разработка и добыча полезных ископаемых. На прилегающих территориях создаются отвалы, карьеры, терриконы - земляные конусы, образуются провальные воронки над полостями в недрах земли.

Исчерпаемые ресурсы включают запасы каменного угля, торфа, нефти, газа и других полезных ископаемых, темпы использования

337

которых несравненно выше, чем скорость естественного накопления, если таковое имеет место (?!) в современной биосфере. Эту группу ресурсов относят к невозобновимым; рациональное отношение к ним заключается в разумном ограничении их эксплуатации и в разработке альтернативных форм энергии и материалов. Проблема эта практически выходит за границы экологического изучения.

Гораздо большее значение имеет влияние человека на возобновимые ресурсы (которые в конечном счете тоже относятся к исчерпаемым). К этой группе (по ИЛ. Шилову, 2000, с. 448) относятся все формы живого и биокосного вещества: почвы, растительность, животный мир, микроорганизмы и т. д. Характерной чертой возобновимых ресурсов является их способность к самовоспроизводству, временные масштабы которого сопоставимы с темпами их изъятия из биосферы в результате эксплуатации и других форм человеческой деятельности. Совокупность возобновимых ресурсов - не что иное, как глобальная экосистема Земли, существующая на основе фундаментальных закономерностей экологии.

Эксплуатация биологических ресурсов. Из числа возобновимых ресурсов большую роль в жизни человека играет лес, который имеет немаловажное значение как географический и экологический фактор. Леса предотвращают эрозионные процессы в почвах, служат барьером для поверхностных вод, т. е. являются накопителями влаги и регулируют оптимальный режим фунтовых вод. В лесах обитают животные, представляющие материальную и эстетическую ценность для человека: копытные, пушные звери и другая дичь. В России леса занимают около 760 млн. га, или 33% всей ее суши, и являются одним из ее основных природных богатств.

Но с давних пор во всех странах мира велась неумеренная вырубка лесов, вначале связанная с развитием примитивного подсечного сельского хозяйства, а позднее главным образом ради получения древесины. В результате множество стран средиземноморского бассейна, где активно развивалось также животноводство (разведение коз и овец), лишилось леса, так как выпас коз, в частности, практически исключил возможность самовосстановления леса из-за поедания ими всего лесного подроста. В России с конца XVII в. лесистость снизилась с 50% до указанных выше 33% от территории.

В настоящее время массовые лесозаготовки, а они в общем представляют собой хищническое истребление лесов, переместились в Центральную Америку, Индонезию, в Амазонскую сельву.

Дождевые тропические леса - самые богатые экосистемы на планете: занимая всего 8% ее площади, они дают местообитание практически половине живущих на Земле видов животных. Следует особо отметить, что эта экосистема отличается как богатством видов, так и полным биологическим круговоротом: быстрая оборачиваемость биогенных элементов влечет за собой практическое отсутствие их

338

накопления. Уничтожение же этих уникальных лесов идет со средней скоростью 70-90 тыс. км2 в год, а в Амазонии - до 100 тыс. км в год. Кроме рубки участились опустошительные лесные пожары.

Параллельно усиливается лесотехническая деятельность: на месте вырубок проводится посадка ценных в техническом отношении древесных пород. Таким путем, как верно отмечает И.А. Шилов (2000 г.), эволюционно сложившаяся устойчивая экосистема сменяется однови-довой (лесокультурной) агро(лесо) системой антропогенного типа с резко упрощенной структурой. Это определяет ее малую устойчивость к неблагоприятным влияниям, повышенную вероятность вспышек активности вредителей и т. п.

Все это сопровождает современное промышленное использование леса, хотя в традициях многих народов, исконно проживавших в лесу, существуют методы сохранения лесных экосистем и даже их восстановления, что отмечено в работах специалистов в области лесоводства.

Другие формы растительности также подверглись серьезному воздействию, почти до истребления. И.А. Шилов (2000, с. 452) пишет, что за последние 100 лет флора Франции потеряла по меньшей мере 20 видов растений.

Ощутимое воздействие на состояние растительного покрова оказывает массовое посещение лесов и других зеленых массивов отдыхающими и туристами. В этих случаях вредное влияние заключается в вытаптывании травы, уплотнении почвы и ее загрязнении. Уплотнение почвы угнетает корневую систему и приводит к засыханию древесных растений. Вытаптывание трав нарушает существенные этапы круговорота веществ, обрекая деревья на частичное голодание и последующее засыхание.

Прямое влияние человека на животный мир выразилось, например, в том, что с 1600 г. им было истреблено 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В длинном списке исчезнувших видов значится тур-дикий бык, живший повсеместно в Европе. В XVIII в. была истреблена стеллерова корова - водное млекопитающее. Около ста лет тому назад исчезла с территории юга России дикая степная лошадь - тарпан. На грани исчезновения бизоны, зубры, пятнистый олень, уссурийский тигр, киты: гренландский, серый, голубой; многие виды дельфинов и т. д. Этот список можно продолжать на нескольких десятках, а может быть и сотнях страниц.

Несмотря на длительную историю культурного земледелия, дикая природа продолжает служить для человека существенным источником продуктов питания. В первую очередь это рыболовство. В разных странах мира в белковом рационе человека рыба составляет от 17 до 83%. Из рыбы, кроме того, получают витамины, кормовую муку для скота, малоценные (?!) сорта рыб перерабатывают для использования в качестве сельскохозяйственного удобрения. При этом необходимо подчеркнуть, что основная доля (90 %) рыбных запасов сосредоточена

339

в морях. Большая часть улова приходится на зону шельфа, а так как населенность остальной части Мирового океана существенно ниже, то и трудности рыболовства там значительно больше, что влечет за собой интенсивное использование траулерного флота с ростом загрязнений и другими негативными последствиями.

Важный объект морского промысла - водные млекопитающие. Добыча китов составляет несколько десятков тысяч особей в год. Киты и ластоногие служат источником мяса, жира; некоторые виды добываются ради шкур с прочным и красивым мехом.

Значение диких растений и животных для человека не исчерпывается пищевой ценностью. Подавляющее их большинство необходимо как обязательные компоненты биоценозов, без них понятие "природа" просто утрачивает свое значение. Растения, например лекарственные, приносят человеку ощутимую пользу. Дикорастущие виды до сих пор являются исходным материалом для селекции. Среди диких животных есть виды, перспективные для одомашнивания.

Наряду с прямым влиянием человечество всеми формами своей деятельности неизбежно вносит косвенные изменения в состав и условия существования природных сообществ. Развитие транспорта и связи, грандиозные масштабы гидротехнического строительства и мелиоративных работ, существенные, если не катастрофические, изменения ландшафтов, а также индустриализация сельского хозяйства - все это независимо от желания человека коренным образом изменяет условия существования окружающих его экосистем и отдельных видов живых организмов. Реакция живого "населения" Земли на эти изменения в принципе основывается на основополагающих механизмах организменного, популяционного и биоценотического уровней, которые были уже рассмотрены выше. В целом эти механизмы определяют развитие экосистем в условиях нарастающего антропогенного стресса, а знание этих механизмов позволяет прогнозировать направление формирования устойчивых и продуктивных сообществ и создаваемых культурных ландшафтов.

Особо следует остановиться на роли транспорта, влияющего на увеличение переселения животных за пределы их естественного ареала. По своей сути этот процесс носит случайный характер: растения и животные "путешествуют" вместе с грузами, прикрепляясь к днищам кораблей, проникая в железнодорожные вагоны, трюмы судов, салоны и грузовые отсеки самолетов. Даже в незаселенных, глухих местах очень быстро возникают несвойственные местным сообществам виды, если в эти места приходят поисковые геологоразведочные партии, отряды строительных рабочих, так как вместе с доставляющими их видами транспорта прибывают на новое "поселение" крысы, домовые мыши, амбарные вредители, семена сорняков и даже культурных растений, которые могут быть неадекватны местным биоценозам.

Примеры такого расселения известны с давних времен; так, собака

340

динго была завезена из Полинезии в Австралию еще до открытия ее европейцами. С увеличением скорости транспортных средств резко возросла возможность распространения живых организмов по всему миру, а объемы весьма впечатляющи: в 30-х годах XX в. было подсчитано, что в порт Гамбург за 3 года было завезено 490 видов животных, в том числе ящериц 4 вида, змей - 7, амфибий - 2, моллюсков - 22, остальные - насекомые и паукообразные. А уже в наше время на маршруте из Тринидада на Кубу только на одном судне с рисом было обнаружено 42 вида членистоногих (Шилов И.А., 2000, с. 459).

Развитие средств транспорта в течение последних ста лет непрестанно поддерживало и усиливало эту "бомбардировку" всех стран чужеземными видами, перевезенными случайно или намеренно по морю, воздуху или по суше из мест, которые ранее были разобщены. Этот всемирный процесс, усиливающийся с каждым годом, ведет к постепенной ломке того распределения видов, которое существовало всего сто лет назад (Ч. Элтон, 1960).

И.А. Шилов (2000, с. 460) пишет: "Результаты интродукции живых организмов в новую среду (нередко за пределы естественного ареала) определяются чисто экологическими закономерностями". Исходным оказывается вопрос о том, насколько условия в местах интродукции соответствуют видовой нише и диапазону переносимых колебаний отдельных факторов и их компонентов (степени эврибионтности вида). Это один из ведущих "отсеивающих" факторов, препятствующих массовому закреплению новых видов вне пределов исторически сложившегося ареала. При благоприятных кормовых и абиотических условиях укоренение вида возможно, если численность интродуцентов достаточна для формирования вида специфических размножающихся групп и если в составе местного биоценоза отсутствуют достаточно мощные конкуренты и многочисленные специализированные хищники.

При соблюдении этих условий по прошествии некоторого времени нередко наблюдается "демографический взрыв" интродуцированного вида, выражающийся в резком повышении численности и часто сопровождающийся неблагоприятными воздействиями на те или иные условия жизни человека.

Весьма характерна по своей драматичности история с появлением элодеи на европейском континенте. Она была завезена в 1842 г. в Англию с американским лесом. Интенсивное размножение элодеи вегетативным путем привело в конце концов к ее распространению по всей Европе (в 1880 г. даже в окрестностях Петербурга в Неве, а в 1974 г. она перешагнула Урал). С 1884 г. водный гиацинт с выставки в Новом Орлеане (США) распространился по всему миру вплоть до Австрлии. Это растение способно в течение 10 месяцев покрыть плотным ковром водную поверхность площадью до 4 тыс. м2. Помимо помехи судоходству сплошной ковер водяных гиацинтов, препятствуя

341

проникновению кислорода из атмосферы в воду, вызывает дефицит его в толще воды и замор рыбы и других водных живых организмов.

К числу этих примеров можно добавить распространение малярийного комара в Бразилии в 1929 г.; вспышка численности непарного шелкопряда в 30-е годы XX в. в США, в 60-е годы в Центральной России; размножение колорадского жука практически по всему миру и т. п.

"Причины подобных "демографических взрывов" также чисто экологические. В схеме они заключаются в том, что виды, нашедшие благоприятные условия в новых местах, на первых порах еще не входят в состав биоценоза и не испытывают контролирующего воздействия специфических паразитов, возбудителей болезней, хищников (на стадии невысокой численности) и т. п. С течением времени непомерные вспышки численности обычно купируются: вид входит в состав биоценотических связей, и его обилие устанавливается в зависимости от взаимодействия с популяциями других видов в системе биотического контроля. При этом в ряде случаев (чаще в относительно простых и малоустойчивых экосистемах, например, островных) он может занять доминирующее положение" (ИЛ. Шилов, Экология, 2000, с. 462).

Во всех случаях последствия интродукции всегда нарушают сложившуюся структуру сообществ. "Аналогичные закономерности часто проявляются и при целенаправленной акклиматизации видов, представляющих ценность для человека. И в этом случае стихийная, экологически не продуманная интродукция вида в новые условия может быть неудачной по разным причинам. При благоприятных условиях, обычно в первое время, численность интродуцированного вида растет, даже превышая замыслы человека.

Вот так описывается история появления домовых воробьев в Америке. Известный зоолог X. Меррием писал в середине XIX в. в "Нью-Йорк геральд": "Когда 250 лет назад в Америку прибыли первые отцы-пилигримы, их встретили кровавые томагавки и воинственные клики ненависти. Сегодня, когда к нам из Англии прилетели первые воробьи, мы раскрываем нашим крылатым плигримам наши переполненные сердца и нежные объятья и говорим: "приветствуем вас, приветствуем о, прекрасные божьи пташки! Дышите свободой Америки, размножайтесь и пользуйтесь дарами нашей гостеприимной земли!" Эта первая пара воробьев погибла, но американцы уже специально завезли партию воробьев из Англии, которые быстро укоренились, благо их охраняли и подкармливали. Однако через некоторое время они размножились настолько, что пришлось принимать экстраординарные меры по истреблению воробьев, так как массы птиц просто начисто уничтожили весь урожай зерновых и плодово-ягодных культур. В конце концов, нормализация численности осуществилась за счет вхождения вида в экосистему, сопровождавшееся увеличением роли биоценотических регуляторов. Иногда акклиматизация настолько

342

мощная, что вид - интродуцент может оказаться более сильным конкурентом, чем местные, и способствовать их вытеснению. Так, проведенная в середине XX в. акклиматизация в Австралии диких кроликов превратила их в мощных конкурентов домашнего скота. В озере Балхаш интродуцированный судак вытеснил окуня. В некоторых случаях есть и другие биоценотические последствия интродукции новых видов; удачно акклиматизированная енотовидная собака в европейской части России стала истреблять огромное количество околоводной дичи; ондатра же включается в природные очаги туляремии.

Масштабы акклиматизации как направленной, так и неумышленной весьма велики. В США, например, известно около 200 тыс. вселившихся видов и разновидностей растений из всех частей света. Во флоре Англии чужеродных видов более 700, в Австралии в одном только штате Виктория известно 129 завезенных видов растений, из них 57 из стран Европы, 40 - из Африки, 30 - из Северной и Южной Америки, 2 - из Азии. До начала 70-х годов в бывшем СССР с целью акклиматизации было выпущено почти 470 тыс. особей и 48 видов только млекопитающих (Шилов И.А., 2000, с. 465).

Глобальные масштабы интродукции новых видов ставят проблему экологического обоснования проектов акклиматизации в число наиболее важных прикладных аспектов экологии.

Особо следует рассмотреть экологические последствия воздействия на состав и биотические связи в водных сообществах при гидротехническом строительстве.

Известно появление значительного числа гидробионтов в Средиземном море из Красного моря после завершения строительства Суэцкого канала (обратные перемещения сдерживаются солеными водами Большого Горького озера). В условиях Панамского канала есть существенное отличие: в его водообеспечение включены большие массы пресной воды - это практически исключило возможность обменного движения по Панамскому каналу гидробионтов из Тихого и Атлантического океанов.

Известно отрицательное влияние плотин гидроэлектростанций на воспроизводство запасов рыб в связи с перекрытием нерестовых путей; специальные каналы, рыбоподъемники, рыбоходы и другие сооружения либо малоэффективны, либо не действуют надлежащим образом, и, наконец, просто не проектируются и не строятся. В этом смысле показателен Дауговский каскад ГЭС в отношении угря: верхняя Кегумская ГЭС была оборудована удачным рыбоходом, который функционировал достаточно успешно, пока построенная позднее выше по течению Даугавы Плявиньская ГЭС не прекратила движение угря вверх по реке из-за неудачной конструкции рыбоподъемника. В связи с этим проектировщики приняли ошибочное решение в отношении построенной позже Кегумской станции в низовьях Рижской ГЭС, где вообще не был запроектирован и не был построен рыбоподъемник, так как

343

гидрологи и ихтиологи ошибочно обосновали изменения миграционного пути угря в другие близлежащие реки.

Много рыбы погибает, попадая в оросительные системы; при этом 90 % их попадает туда ночью, так как у рыб в это время не выражена реакция на направление и скорость течения, но ни один гидростроитель даже не задумывается при проектировании о каких-то "световых" защитах на выходе в оросительные системы.

Образование колоссальных по объему и площади водохранилищ кардинально меняет ландшафты, а некоторые специалисты считают, что они вообще сказываются на биомах. Обычно даже при не очень крупных гидроузлах созданное водохранилище приводит к тому, что исчезают прежние (лесные, луговые) биоценозы, приуроченные к поймам и надпойменным террасам рек; формируются новые системы "пограничных" околоводных сообществ, состав и функции которых находятся под климатообразующим и гидрологическим влиянием водохранилища. Активное развитие получают неблагоприятные геологические процессы: оползни, оврагообразование, подтопление, заболачивание территории, не говоря уже о "наведенной" сейсмичности в районах глубоких водохранилищ, как, например, в окрестностях Нурекской ГЭС.

Яркий пример отдаленных экологических последствий крупных гидротехнических процессов представляет сооружение Асуанской плотины на Ниле. Долина Нила, особенно ее низовье, с незапамятных времен была центром сельского хозяйства, за счет которого в конце XX в. существовало около 33 млн. человек, населяющих долину. Высокое плодородие почвы определялось здесь ежегодными паводками, которые хотя и приносили временами крупные разрушения, но одновременно способствовали увлажнению почвы и обогащению ее за счет мощных отложений плодородного ила. Строительство плотины имело целью устранить неблагоприятные последствия паводков и упорядочить орошение с помощью специально созданной ирригационной системы и таким образом противодействовать возникающим время от времени засухам.

Одновременное создание мощной электростанции обеспечивало энергетическую базу модернизации сельского хозяйства и развития индустриализации в регионе. Постройка плотины была завершена в 1970 г. и практически сразу же появились неблагоприятные последствия в окружающей зоне гидроузла; во-первых, в силу интенсивной фильтрации в борта водохранилища не удалось достичь проектной отметки уровня в нем (проектная кольматация пор фунтов днища и бортов водохранилища иловатыми наносами не осуществилась, так как они продолжали откладываться в пределах старого выработанного русла реки - в общем это была ошибка гидрологов), равно не была правильно определена величина потерь воды за счет испарения. Зарегулирование стока сняло влияние паводков. Орошение полей

344

осуществлялось только в системе каналов. В результате прекратилось ежегодное поступление на поля ила и вымывание из почвы солей, что прогрессивно ухудшало плодородие почв; в сельском хозяйстве потребовалось применение минеральных удобрений. Возникли эрозионные процессы в берегах оросительных каналов и абразия во вновь созданном водохранилище; по неясным причинам возник "демографический взрыв" в популяции плоского червя, вызывающего заболевания у человека. Сумма ожидаемых последствий сооружения Асуанского гидроузла сказывается не только в долине Нила, но и в экосистемах восточной части Средиземноморья (И.А. Шилов, 2000; В. Кулиер, 1974).

Ландшафтные изменения в современных условиях антропогенного натиска представляют собой все нарастающий постоянно действующий экологический фактор, постепенно развивающийся из регионального в глобальный. Ландшафтные изменения влекут за собой деформации видового состава, структуры и системы связей внутри биогеоценозов. Ландшафты представляют собой исключительно территориальное образование и в этом смысле испытывают непосредственное воздействие деятельности человека, как живого существа, обитающего исключительно на суше. В процессе антропогенеза природные комплексы изменяются таким образом, что это влияет не только на отдельные виды, но и на целые сообщества живых организмов. Экологические механизмы влияния преобразования ландшафтов еще далеко не изучены и пока прорисовываются только в самых общих чертах. В схеме можно говорить о следующих главных направлениях этого процесса (по И.А. Шилову, 2000):

  1. Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава и упрощению биоценотических связей в экосистеме; упрощение почти всегда сопутствует снижению устойчивости систем как к внешним воздействиям, так и к нарушению динамического равновесия внутрисистемных взаимосвязей.
  2. Введение в исходный тип ландшафта элементов мозаичности, связанное с деятельностью человека, увеличивает биологическое разнообразие и усложняет связи в биоценозе; это повышает устойчивость антропогенных биоценозов такого типа.
  3. Антропогенные ("культурные") ландшафты всегда в чем-то несут черты, свойственные каким-либо естественным. Это определяет их пригодность и даже привлекательность для организмов определенных жизненных форм. На этом строится формирование биотических комплексов антропогенных экосистем.

Все эти свойства антропогенных ландшафтов определяют дифференцированную реакцию живых организмов на вновь сформированные условия, как биотические, так и абиотические, и лежат в основе антропогенных сукцессии преобразуемых человеком экосистем.

Самое распространенное изменение антропогенного

345

ландшафта - это его упрощение, создание "ландшафтной монотонности" и на этой основе - разрушение сложных экосистем с заменой их более простыми. Особенно наглядно это видно на примере введения монокультур в сельском и лесном хозяйстве. В условиях монокультур резко обедняется видовой состав растительного сообщества, а вслед за этим и животного населения исходного биоценоза. При распахивании и затем засевании степных залежных земель пшеницей возникает "культурная степь", в которой сохраняются принципиальные особенности рельефа, почвы, теплового и влажностного режимов других ландшафтных параметров степной экосистемы, но сложный травостой заменяется одним видом злаковых, монотонно распределенным по всей площади. Остальные виды растений, а вместе с тем и большое число видов животных, связанных с ними в естественной степени, выбывают из состава экосистемы. Они или отступают в нераспаханные участки, или, что случается чаще, вымирают. Но сохранившиеся виды получают в измененной среде дополнительные условия для наращивания численности (изобилие пищи, упрощение и несовершенство биоценотических регулирующих механизмов). Резкий подъем численности таких видов воспринимается человеком как вредная деятельность, изымающая часть урожая возделываемых культур. Так возникает проблема вредителей; она целиком основывается на упрощении структуры и функций экосистем.

Сходным образом идет процесс упрощения экосистем и при массированных вырубках леса. Если на вырубке осуществляется земледельческая деятельность, то образуется упрощенная "степная" экосистема; в том случае, когда вырубка замещается лесопосадками, то, как правило, это монокультурная экосистема, потому что человеку невыгодно с экологической точки зрения высаживать обычный естественный набор древесных пород, а лучше получить с новых лесных делянок ценные породы леса. В этом случае также налицо упрощенная экосистема, чистота которой поддерживается всей технологией лесного хозяйства, поскольку именно в чистых культурах возможно широкое применение техники как в процессе выращивания ценных лесных пород, так и при последующей эксплуатации леса. Одним из экологических последствий является возможность массовых вспышек размножения вредителей данной породы в силу ослабленного биотического контроля их численности. Обычный таежный короед в нарушенных рубках леса выступает как серьезный вредитель, так как в упрощенных экосистемах биоценотический контроль резко ослаблен.

Установлен также факт увеличения некоторого разнообразия видов при нарушениях человеком природных экосистем, особенно в переходных буферных зонах между природными и антропогенными экосистемами, главным образом, за счет увеличения мозаичности в ландшафтной системе. Это дает возможность некоторой компенсации разрушений в ландшафтах путем целенаправленной деятельности в

346

разнообразии систем за счет усложнения трофических структур биоценозов и тем - самым повышения эффективности естественных регулирующих механизмов.

В открытых ландшафтах (степи, обширные пространства посевных культур подобным типам "целинных" и "залежных" земель) биоценотическое разнообразие может быть создано конструированием лесных полос, живых изгородей, лесных участков. Показано, что такие "интразональные" включения в ландшафт благоприятно сказываются на температурном, влажностном и энергетическом режиме прилегающих территорий. Здесь формируется новый комплекс животного населения, выполняющий функции биоценотического контроля в прилежащих монокультурах или просто организованных сообществах.

Монокультурное сельское хозяйство имеет очень сложную систему собственного "жизнеобеспечения", так как целевая направленность его - это выгода в продуктивности, в получаемой биомассе. А здесь, как говорится, все средства хороши, и первым среди них является применение удобрений и средств борьбы с вредителями и сорняками. Ярчайшим примером может служить монокультурное возделывание хлопчатника в Каракалпакии, где массированное применение удобрений, пестицидов, гербицидов и дефолиантов при "арычной" системе поливного земледелия создало условия практического разрушения прежней экосистемы и формирования антропогенной экосистемы, неспособной к самостоятельному существованию. Попутными эффектами стало нанесение вреда здоровью населения при вдыхании пыли, перенасыщенной ядохимикатами, при ручной уборке хлопчатника, а также за счет употребления питьевой воды, загрязненной дренажными поливными водами.

Внесение элементов мозаичности, повышающей экологическое разнообразие ландшафтов, осуществляется иногда не обязательно целенаправленно, а бывает и стихийным при освоении новых регионов. Возникновение поселений человека внутри лесных массивов всегда связано с расчисткой значительных площадей, формированием сельхозугодий, искусственных водоемов. И в случае, когда нет активного загрязнения выбросами и отходами, это может (как, например, в Канаде в последние 30-40 лет) привести к росту численности бобров, что напрямую связано с увеличением площади лиственных лесов за счет интенсивных рубок хвойных деревьев. К сожалению, нефтегазодобыча в Западной Сибири и особенно в ее северной части имеет исключительно негативный экологический эффект в силу указанного выше колоссального загрязнения углеводородами весьма сенсибильных лесотундровых и тундровых экосистем, многие из которых развиты на зонах вечной мерзлоты.

В населенных ландшафтах элементы мозаичности и усложнения вносятся в экосистемы с появлением поселков в силу развивающегося стремления человека к созданию искусственных водоемов, садов,

347

парков, огородов и т. п. К примеру, в пустынях в антропогенных оазисах формируется своеобразный специально подобранный искусственный комплекс растительности и животных, резко отличный от пустынных фито - и зооценозов. То же происходит и в степной зоне с той разницей, что контраст антропогенных и зональных биоценозов здесь выражен, как правило, не столь резко. В числе привносимых человеком в открытые ландшафты структурных элементов, а это происходит практически всегда при строительстве и отчасти при сельскохозяйственных работах, большое значение имеют такие, которые увеличивают "объемность": "культурный лес", жилые и хозяйственные сооружения, скирды, ометы соломы, склады грунта, полезные выемки и насыпи при создании транспортных инфраструктур и т. д. В этом плане могут иметь значение даже небольшие, на первый взгляд, изменения местности. И.А. Шилов (2000, с. 472) пишет: "прослежено... кучи камней, вынесенных с полей при обработке, привлекают змей, повышая их численность вблизи сельскохозяйственных угодий. В бывшей Югославии в таких условиях концентрация некоторых видов змей - обычное явление".

Дифференцированная реакция разных видов - наиболее общая закономерность биоценотического ответа на антропогенные преобразования ландшафтов. Реакция каждого вида на изменение окружающих условий определяется тем, как соотносятся эти изменения с эволюционно сложившимся отношением вида к комплексу условий его существования, т. е. основывается на экологических правилах оптимума и минимума. Основная причина вымирания видов животных в последние столетия заключается не в физическом их истреблении, а в нарушении условий нормального существования и воспроизведения. Даже в "классических" случаях прямого уничтожения (бизоны, странствующий голубь и др.) фактической причиной вымирания было нарушение основ популяционной структуры и соответственно механизмов репродукции и ее контроля. "Добивали" уже не организованных в саморегулирующиеся популяции особей, доживающих свой индивидуальный жизненный срок. Это позволяет при сохранении популяций в заповедниках или даже в искусственных условиях путем применения необходимых биотехнических мероприятий или через фазу воспроизведения восстанавливать живые организмы, находящиеся на грани исчезновения.

Иногда в условиях культурных ландшафтов постепенно формируются экосистемы сельскохозяйственных ландшафтов, населенных пунктов, зон отдыха и т. п., включающие широкий круг видов вплоть до синантропов - животных, направленно эволюционирующих по линии связи с человеком и в настоящее время почти не встречающихся вне сферы влияния его деятельности.

Процесс синантропизации - постепенный и достаточно длительный. Начинается он с предпочтительного поселения представителей какого-либо вида в антропогенно измененных ландшафтах. Известно,

348

например, что в Европе ряд видов птиц (черный и певчий дрозды, вяхирь и др.) в древесных насаждениях городов и других населенных пунктов достигают большей численности и плотности населения, чем в естественных биотопах. В Подмосковье белые трясогузки гнездятся в постройках человека, а в Финляндии число таких гнездовий достигает более чем 85%. Причина заключается в том, что культурное лесное хозяйство предусматривает расчистку леса от бурелома, куч хвороста, поваленных дуплистых деревьев, что заставляет трясогузку искать защиту гнездовий в постройках человека. В конце 70-х - начале 80-х годов XX в. в Великобритании, Ирландии, Бельгии, Нидерландах регистрировали регулярное питание тундровых лебедей на полях сахарной свеклы, а в ряде случаев даже совместно с гусями, что создавало возможности перезимования для лебедей. Аналогичные случаи использования "складов" пищи, например картофеля, кабанами, лосями и некоторыми другими животными.

На этих же экологических основах строится естественное формирование фауны городов, чисто "человеческих" элементов ландшафта. Однако фактически животные реагируют на города как на конгломерат условий, имитирующих естественные: нагромождение скал, обрывы, леса, водоемы и т. п. На этой основе формируются специфические урбанизированные комплексы видов, использующие эти условия. По И.А. Шилову (2000, с. 474): "Есть данные, что в Центральной Европе до 70% местной герпетофауны (змей) включается в состав обитателей урбанизированной территории, где они связаны с зелеными насаждениями и водоемами. В Санкт-Петербурге гнездится не менее 35% видов орнитофауны (птиц) области".

Особенности городской архитектуры открывают широкие возможности для поселения многих видов птиц и других животных. Часть из них прямо связана с различными строениями, имеющими множество ниш, щелей, уступов, карнизов и т. п. Известно, например, что в Европе расселение некоторых видов птиц, обычно гнездящихся в скалах, прямо связано с распространением каменной архитектуры. Таковы, например, сизые голуби и стрижи. Некоторые виды заселяют городские парки, бульвары и другие озелененные участки города (белки, дрозды, зяблики и др.) или искусственные водоемы (утки). Часть видов концентрируется на городских свалках, в местах сбора мусора и т. п. (грачи, вороны, галки, голуби и даже чайки). Подземные коммуникации широко используются пасюками (крысами).

Плотная застройка создает в городе благоприятный микроклимат, что служит причиной формирования оседлых городских популяций некоторых птиц. Обычно эти популяции отличаются высокой численностью и плотностью, а также исключительной плодовитостью. Это характерно и для заселяющих города грызунов (в том числе и несинантропных). Причиной является обилие корма и практическое отсутствие хищников как биоценотических регуляторов.

349

Попутным явлением для синантропной фауны обычно бывают адаптационные изменения: растянутые сроки гнездования, широкий диапазон годовой и суточной активности, вплоть до пения дроздов в январе. Забота о городских водоемах сделала их практически непригодными для выплода комаров, однако личинки их теперь развиваются в больших лужах внутри городских зданий (подвалы и др.).

Богатая городская фауна удовлетворяет эстетические запросы человека, способствует возникновению устойчивых, саморегулирующихся экосистем, поддерживая, в частности, сохранность зеленых насаждений - почти единственного источника кислорода в урбанизированной среде. Иногда же возникают и некоторые негативные последствия: некоторые птицы повреждают фруктовые сады и виноградники; создают ощутимые помехи работе аэропортов; голуби способны переносить опасные для человека заболевания. К потенциальным рассадникам инфекций добавляются и активно внедряющиеся в городскую среду популяции одичавших собак и кошек. Все это соотносится с формированием сложных и устойчивых растительных сообществ, но пока озеленение городов ведется зачастую "по наитию", для решения отдельных эстетических задач, без надлежащего экологического обоснования и без учета возможных экологических последствий.

Приспособление к обитанию в измененных человеком ландшафтах не ограничивается лабильными компенсационными реакциями на уровне отдельных организмов. Устойчивое внедрение в антропогенные экосистемы всегда связано с закреплением приспособительных свойств в процессе естественного отбора. Это в определенной мере микроэволюционный процесс. Результатом оказывается образование новых видов, специфически приспособленных к новым условиям существования. Это виды - синантропы, которые в современной фауне уже почти полностью связаны с человеком и созданной им средой, если не считать специфических паразитов, эволюция которых определялась биологическими, а не социальными особенностями человека: из млекопитающих - серая крыса (пасюк), домовая мышь; из птиц - серая ворона, домовый воробей. Несмотря на то, что у всех этих видов имеются популяции, обитающие в "дикой" природе, основные экологические характеристики их связаны с приспособлением к обитанию в антропогенном ландшафте. При этом если мыши и воробьи просто используют те возможности, которые открывают жизнь вблизи человека (общие корма, подходящие убежища, благоприятный микроклимат и др.), то ворона и пасюк активно осваивают окружение человека, опираясь на развитые формы своей высшей нервной деятельности, причем вариабельность и оперативность этих форм определяют все большую тенденцию к укоренению ворон и крыс в окружающей человека городской среде.

Практически синантропными стали насекомые и клещи, которые

350

теперь относятся к амбарным вредителям, хотя прежде они населяли норы и "закрома" грызунов. Огромные скопления зерна, сопровождающие "индустриализованное" сельское хозяйство и пищевую промышленность, обусловили экологические причины адаптации этих организмов к обитанию в сфере жизнедеятельности человека.

Примеры быстрой эволюции, связанной с выработкой эффективных приспособлений к антропогенным воздействиям, неоднократно регистрировались у видов, испытавших особенно сильное давление со стороны человека. Известно, например, быстрое становление штаммов различных микроорганизмов и вирусов, устойчивых к антибиотикам. Эффективность этого процесса определяется генетическими механизмами и повышенными темпами смены поколений.

На такой же генетической основе базируется почти столь же быстрое "привыкание" ряда видов членистоногих к действию ДДТ и других пестицидов. По существу, уже начиная борьбу с вредителями, человек "запускает" механизмы естественного отбора на выживание резистентных к данным препаратам форм. У млекопитающих снижение эффективности использования химических средств борьбы достигается как отбором на устойчивость к отдельным группам ядов, так и выработкой оборонительных форм поведения, в частности, появлением так называемой "неофобии" (боязни нового и необычного) - негативной реакции на необычные предметы. В современных условиях неофобия эффективно вырабатывается у серых крыс, что резко снижает успешность борьбы с этими грызунами.

Вероятно, в условиях постоянного влияния человека на природные процессы реализуются все "классические" формы эволюции, связанные со становлением новых черт приспособляемости. В частности, возможно и эволюционное значение "волн численности" в изменениях генофонда популяций, лежащих в основе микроэволюции.

Как и при других формах эволюции, под влиянием антропогенного воздействия изменяются не только отдельные виды, но и целые биоценотические комплексы. В частности, предполагалось, что по мере освоения таежных экосистем очаги таежного энцефалита будут затухать в силу вытеснения прокормителей клещей от поселений человека, но оказалось, что это предположение ошибочно, так как нимфы клещей стали выкармливаться на мелких птицах, собаках, а иногда и на домашнем скоте. Очаги клещевого энцефалита не только не стали затухать, а вплотную приблизились к поселениям человека.

Освоение антропогенных ландшафтов идет на основе экологической дифференциации разных видов по их реакции на вносимые человеком изменения. "Виды, способные активно осваивать новые условия, представляют собой экологический резерв, фонд для направленного формирования биоценозов различных вариантов антропогенно измененной среды. Укрепление их в новых экосистемах определяется популяционными механизмами, обеспечивающими

351

воспроизведение популяции, формирующими ее реакцию на условия среды и взаимоотношения с популяциями других видов. Целостный биоценотический комплекс формируется на базе устойчивых трофических и иных форм отношений видов друг с другом" (Шилов И .А., 2000, с. 480).

Сельское хозяйство как экологический фактор.

Сельское хозяйство представляет собой одну из важнейших прикладных проблем экологии. Агроэкосистемы занимают все более значимые площади на Земле. Только за четверть века - с 1950 по 1975 г. - площадь, занятая зерновыми культурами, возросла на 1,25 × 106 км2, т. е. почти на 1% свободной ото льда поверхности суши. Земледелие связано с коренным изменением ландшафта в виде вырубки (сведения) леса, распашки целинных или так называемых залежных земель, различных форм мелиорации.

Сельскохозяйственное производство своей конечной целью имеет достижение максимальных урожаев, что в принципе определяет существенное упрощение экосистемы вплоть до монокультур. При этом животный мир всегда представлен вредителями сельскохозяйственных культур. Существенное направление деятельности человека в этих искусственных экосистемах представляет собой поддержание обедненного видового состава: человек активно борется с сорняками, т. е. другими видами растений и вредителями выращиваемых растений. Это влечет за собой потерю устойчивости систем, показателями чего являются вспышки вредителей, болезней растений, высокая чувствительность к засухе или к переувлажнению и т. д.

Малая устойчивость и конкурентоспособность культурных растений обусловлена тем, что функции естественного отбора были заменены искусственным отбором при вмешательстве человека. В результате агроэкосистемы в значительной мере теряют самостоятельность и при воздействии природных и техногенных катаклизмов культурные растения очень быстро вытесняются сообществами "диких" видов.

Агроэкосистемы имеют также еще одно важное отличие от других - они обладают свойством неполного биологического круговорота: ежегодно из экосистемы безвозвратно изымается большая часть продукции в виде урожая, результатом становится обеднение почвы, что отчасти и неполно компенсируется внесением органических и минеральных удобрений. Кстати, наиболее примитивные древние формы земледелия - "огневое", подсечное - обладали почти полным круговоротом, так как сам принцип агротехники был цикличным.

Изъятие урожая приводит к экологическим изменениям животных; большинство из них стремится к созданию запасов в большом объеме и постепенной миграции к человеческим поселениям, и в частности, к зернохранилищам, элеваторам, токам и т. п.

Искусственное снижение видового разнообразия агроэкосистем,

352

упрощение их структур, поддерживание искусственных систем на уровне максимальной продуктивности требуют от человека исполнения биоценотических функций, которые нарушены им при создании агроэкосистем.

В современной мировой системе хозяйства любые ресурсы имеют вполне реальную стоимость и нерациональное, расточительное их использование экономически невыгодно. Реальность "экономической регуляции" доказана в ряде развитых стран. В США, например, в настоящее время создана система практически бездефицитного баланса питательных элементов и органики в почвах, соответствующая финальной части биологического круговорота. Это позволяет получать высокую продукцию без увеличения площади посевов; только за последние десять лет здесь высвобождено для использования под многолетние травы 20 % общей площади пашни (Б.М. Миркин и др., 1992).

На использовании пригодных к земледелию территорий следует остановиться особо. К настоящему времени в лучшей или худшей степени, с большой или низкой продуктивностью на планете используется более одной трети суши. При учете того, что в оставшихся двух третях площади поверхности "расположились" горные системы, материковые ледники, леса, тундры, а также малопригодные к сельскохозяйственному освоению площади, то перспектива распространения "горизонтального" эффективного земледелия оказывается весьма ограниченной. При росте же численности человечества, при том, что более двух третей его испытывают затруднения с получением пищи, а в некоторых странах свирепствует настоящий голод, необходимость расширения пахотных и других пригодных к распашке земель очевидна.

По данным некоторых специалистов, при современных темпах роста населения и существующих агротехнических технологиях, которые не могут превысить определенного уровня продуктивности сельскохозяйственного производства даже при вовлечении оставшихся свободных к "распашке" земель, человечество не сможет решить проблему полного обеспечения населения Земли земледельческими продуктами питания.

В связи с этим активно изучается и "прорабатывается" идея об "объемных" агроэкосистемах. В ее основе лежит уже известная с давних времен система террасного земледелия, дающая возможность использования земельных неудобий. Кроме того, современные успехи селекционеров позволяют получать урожаи с растений древовидного типа, кустарников и т. п. Вертикальные агроценозы достаточно перспективны в повышении биопродуктивности в пересчете на используемую к земледелию площадь.

Не менее важные экологические проблемы возникают и в области животноводства. Разведение домашних животных представляет собой форму наиболее полного и гарантированного овладения ресурсами. Разводимые в неволе животные существуют в измененных коренным образом условиях жизни, сохраняя при этом ряд биологических и

353

физиологических свойств, присущих данному виду и сложившихся в процессе эволюции в порядке приспособления к жизни в определенной среде, в составе конкретных экосистем. При этом необходимо решение ряда экологических и биологических проблем: выполнение требований к питанию, климату, воспроизведению, с оценкой влияния домашних животных на окружающие экосистемы, в том числе воздействие выпаса на фитоценозы, конкуренции с дикими видами, распространение гельминтов, участие в природных очагах инфекций и т. п.

В качестве примера индустриализации животноводства обычно приводится искусственная инкубация и производство птичьего мяса. Но очень остро стоят проблемы удаления отходов животноводства, особенно птичьего и свиного навоза, которые представляют собой источники ряда весьма опасных для человека и других животных организмов инфекций. Весьма сложной для решения является проблема устойчивой круглогодичной продуктивности молочного производства. Оказывается, что стойловое содержание и стадные иерархические отношения противоречивы, но только оптимизация их в сочетании друг с другом, как показали достижения специалистов Нидерландов, может быть очень перспективной.

Другая форма прямого управления процессом биологической продуктивности - это создание культур тех или иных биологических объектов, продукция которых интересует человека. Достаточно известны достижения в микробиологии, где успешно разводятся живые культуры микроорганизмов. Производство дрожжей, антибиотиков и других лекарственных препаратов в промышленных масштабах основывается на культурах различных микроорганизмов, технология которых тонко учитывает биологическую специфику и воспроизводительные возможности культивируемых объектов.

Среди высших организмов наибольшие успехи в разведении достигнуты в области аквакультур. Значение промышленного разведения водных организмов очень важно и имеет серьезные перспективы. В настоящее время около 25% всех животных белков добывается из водной среды. В 80-е годы общая мировая добыча рыб, водных позвоночных и водорослей превысила 70 млн. т, однако это составляет всего лишь 1% потребляемой человеком пищевой продукции, а 99% приходится на сельское хозяйство. Надо отметить, что пока используется главным образом простая эксплуатация морских ресурсов - рыболовство, добывание моллюсков и ракообразных; задачей же становится активное разведение гидробионтов, т. е. аквакультура. В середине 80-х годов на долю этой деятельности приходилось 10 млн. т, т. е. около 12,5 % общей добычи морской продукции.

По И.А. Шилову (2000, с. 485-486): "В узком смысле слово аквакультура предполагает промышленное выращивание гидробионтов по определенной технологии с контролем на всех стадиях развития разводимых организмов. Таким путем на морских мелководьях ведется

354

производство жемчуга, разведение съедобных моллюсков, ракообразных, водорослей. Применяются и интенсивные формы культуры с использованием искусственных бассейнов, проточных лотков и т. п.".

Наибольшую перспективность в настоящее время в России имеет развитие аквакультуры в пресноводных водоемах, фонд которых огромен, но пока продуктивность очень низка: всего 10-12 кг/га, а порой и гораздо меньше.

В этом отношении наиболее перспективны следующие подходы: улучшение качественного состава ихтиофауны, искусственное воспроизведение местных видов на рыбоводных заводах, специальных нерестовых хозяйствах и искусственных нерестилищах и т. д.;

  • биологическая мелиорация водоемов: подавление численности сорных и малоценных рыб путем вселения хищников;
  • создание управляемого товарного рыбного хозяйства, выпуск молоди ценных видов рыб для нагула на естественной кормовой базе, поликультура рыб, подкормка и т. п.;
  • улучшение кормовой базы, применение удобрений и т. д.;
  • гидротехническая мелиорация водоемов: очистка, углубление, осветление, улучшение водного питания и гидрологического режима водоема в целом.

В этом смысле важнейшим представляется вопрос о заповедных акваториях в ключевых местах для биологии ценных видов рыб. В настоящее время в России нет ни одного рыбного заповедника.

Аквакультура, основанная на фундаментальных экологических предпосылках, способствует интенсификации получения биопродукции, а также использованию искусственных водоемов промышленного назначения, например, охладителей тепловых и атомных электростанций.

Важным аспектом деятельности человека в "агрокультурном" направлении является контроль численности экономически важных видов живых организмов. Эта проблема имеет большое значение в сфере борьбы с вредителями сельского хозяйства, носителями инфекций в природных очагах болезней и т. п. Борьба с ними ведется преимущественно химическими средствами. Найдены и используются весьма эффективные яды, разработаны экологически обоснованные способы их применения. Общая результативность уничтожения, например, грызунов составляет до 90 - 95% и практически достигла предела. И тем не менее общий эффект контроля достаточно низок. Через относительно короткий период времени после истребления численность восстанавливается и эти мероприятия приходится регулярно повторять и тем самым "экономичность" этой работы весьма низка.

Дело в том, что истребление вредителей невозможно до последней особи и выживание популяции определяется в первую очередь разнокачественностью особей по генетическим, физиологическим и этиологическим свойствам, в силу чего разные особи отличаются по

355

чувствительности к яду, отношению к отравленной приманке (неофобия), характеру активности, степени широты поиска кормов и т. д.

В целом разработка стратегии и тактики борьбы с вредителями должна основываться на учете популяционных механизмов регуляции численности, например, уже проведены обширные экспериментальные и полупроизводственные исследования с применением препаратов - стерилянтов, ингибирующих воспроизводительную потенцию самцов. В этом случае поведение животных внешне не меняется, они сохраняют способность к спариванию, но результативность размножения резко снижена, что приводит к прогрессивному падению численности популяции. Это должно стать одним из главных направлений борьбы с грызунами в поселениях человека.

Недостаток химических средств борьбы заключается в том, что появляются популяции, нечувствительные к применяемым препаратам. Возникновение резистентных форм у насекомых и грызунов основывается на популяционных процессах, зависящих от генетической структуры популяции и приближающихся по своим механизмам к микроэволюционным преобразованиям.

При эксплуатации популяций экономически значимых видов (пушные звери, дичь и т. п.) человек заинтересован в устойчивом поддержании высокой численности и продуктивности. Контроль численности экономически значимых видов есть форма активного управления биологическими ресурсами.

Ресурсосбережение. Как видно из вышеизложенного, человечество не может существовать без использования ресурсов планеты, многие из которых при нынешнем развитии техники и технологий могут быть исчерпаны практически без остатка. Это, в свою очередь, окажет без всяких сомнений прямое негативное влияние на условия существования как будущих поколений, так и на функционирование биосферы как глобальной экосистемы. Исчерпание природных ресурсов кроме экологического имеет еще очень значимый социальный, общегуманитарный аспект: никто не давал права нынешним поколениям оставить без какого-либо даже малозначимого на первый взгляд составляющего нашей планеты будущих ее жителей, будь то люди или другие живые организмы. Ответственность перед будущим - это одна из главнейших общечеловеческих проблем.

В связи с этим серьезное значение имеет реализация программ ресурсосбережения. Само по себе ресурсосбережение или технологии ресурсосбережения - многоаспектная задача, затрагивающая практически все сферы человеческой деятельности и требующая кроме технических разработок серьезного решения задач образования и воспитания человека, так как только в этом случае возможен поиск инженерных результатов в сбережении ресурсов планеты для будущих поколений без потери качества жизни современных людей.

Технология ресурсосбережения - это производство и реализация

356

конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла (от добывающих до "распределяющих" отраслей) и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и человека. Это выражается прежде всего в энергетической эффективности - соотношении между затрачиваемой (или имеющейся) энергией и полезным продуктом, получаемым при этих затратах. Интересным представляется следующее заключение о том, что превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядерного топлива, в тепловую с температурой в несколько тысяч градусов и далее в высококачественную электроэнергию, а затем использование этой энергии для поддержания температуры в доме на уровне 20° С, является чрезвычайно расточительным процессом. Как отмечает Т. Миллер (1993 г.), использовать высококачественную энергию для производства низкокачественного тепла - "это все равно, что резать масло циркулярной пилой или бить мух кузнечным молотком". Поэтому основным принципом использования энергии должно быть соответствие ее качества поставленным задачам. Во многих странах для обогрева жилищ стали применять солнечную энергию, энергию термальных источников, энергию ветра и др. В районах с холодным климатом наилучшим способом отопления является создание зданий, абсолютно изолированных от внешней среды.

Выделяются модели двух типов общества: 1) "одноразового" потребления и создающего отходы; 2) природосберегающего типа. Первый тип характерен для наиболее промышленно развитых стран - "постиндустриального" общества, который базируется на использовании как можно большего количества энергии и вещества и с большой скоростью превращает высококачественную энергию в низкокачественную, ресурсов в отбросы, в загрязняющие компоненты. Основой второго типа является разумное использование энергии и рециркуляция вещества, вторичное использование невозобновимых ресурсов, сокращение потребления и потерь энергии и ресурсов.

При этом особенно важно эффективно использовать энергию, не применяя без особой необходимости ее высококачественные виды. И, наконец, в этой модели будущего общества на всех уровнях (локальном, региональном, глобальном) не должен быть превышен порог экологической устойчивости окружающей среды. При этом для ограничения потерь ресурсов и предотвращения загрязнения необходимо учитывать информацию о воздействиях на окружающую среду на "входе" в нее. Например, значительно проще и дешевле предотвратить попадание токсичного загрязнителя в подземные воды, служащие источником питьевых вод, чем пытаться очистить уже загрязненную воду.

Одним из наиболее долговечных на настоящий момент загрязнителей окружающей среды являются пластмассы (по некоторым данным наиболее легко разлагающиеся виды пластмасс требуют для осуществления этого процесса не менее 100 лет). Производство пластмасс к

357

началу 2000 г. достигло в мире более 105 млн. т. При этом на долю США приходится около 30 млн. т, на долю Японии почти 15 млн. т, ФРГ около 10 млн. т и т. д. В связи с этим в ряде стран ведутся разработки новых видов пластмасс - синтетических органических материалов, разлагающихся биологическим путем. В качестве примера можно привести достигнутые одной из фирм Бельгии успехи в изготовлении изделий, состоящих из полиэтилена и компонентов, содержащих окислитель, катализатор и до 6% кукурузного крахмала. При попадании этих изделий в почву вместе с отходами крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются соединения типа различных перекисей, которые в течение 2-3 лет превращают остатки пластмассы в воду и углерод. Уже получены результаты для полупромышленного производства пластмасс, содержащих до 50% кукурузного крахмала. Единственной, но во многом определяющей проблемой является пока высокая стоимость этих пластмасс.

Серьезной проблемой ресурсосбережения представляется разрушение стереотипов в использовании ряда ресурсов для получения энергии путем их сжигания даже в весьма "экономических" двигателях внутреннего сгорания - речь идет об углеводородном сырье, из которого получают бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, т. е. основу работы большинства эксплуатирующихся на Земле двигателей. Давно уже нужно вспомнить слова Д.И. Менделеева о том, что использовать для этих целей нефть равносильно тому, что "топить печь ассигнациями".

358



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved