Воздействие человека - это все виды его деятельности и со­зданных им объектов, вызывающие те или иные изменения в природных системах. Оно включает действие технических средств, инженерных сооружений, технологии (т.е. способов) производства, характера использования территории и акватории.

Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно разнообразно. В настоящее время ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего, т.е. планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всех действующих на природу. Изменения (напр., создание сортов и видов растений и животных), производимые человеком в природной среде, создают для одних видов благоприятные условия для размножения и развития, для других – неблагоприятные.

Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным (напр., сознательное влияние - распахивание целинных и залежных земель, создание сельскохозяйственных угодий, выведение высокопродуктивных и устойчивых к заболеваниям форм приводит к расселению одних и уничтожению других).

К случайным относятся воздействия, происходящие в природе под влиянием человеческой деятельности, но не были заранее предусмотрены и запланированы (распространение различных вредителей, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями в природе, напр., нежелательные явления, вызванные осушением болот, постройкой плотин).

Человек может оказывать на животных и растительный покров Земли как прямое влияние, так и косвенное (напр., распахивание целинных земель и размножение вредных насекомых при исчезновении ранее существовавших видов насекомых).

Стихийные явления также могут быть связаны с антропогенным фактором. Землетрясения – при шахтных выработках, добыче углеводородов, откачке воды, строительстве водохранилищ; наводнения – прорыв плотин, засухи – при уничтожении лесов.

При получении необходимых энергии, продуктов и товаров в атмосферу, гидросферу, в почву и живые организмы попадают сотни тысяч тонн вредных веществ и отходов. Около населенных пунктов скапливаются горы мусора. К этому добавляются электромагнитное и тепловое излучение, радиация и шум.

По мере усиления антропогенного воздействия естественные ландшафты трансформируются в природно-антропогенные (агроландшафты, лесохозяйственные комплексы и др.), насыщающиеся многочисленными техническими устройствами и сооружениями (плотины, промышленные предприятия, градостроительные объекты и др.).

Техногенный тип современного природопользования:

Современный тип природопользования и воздействия на экосистемы, а также биосферу в целом называют техногенным типом.

Основным источником получения необходимых людям материальных благ служат естественные (природные) ресурсы. В отношении ресурсов природа рассматривается с учетом как интересов производства (земельные, водные и др. ресурсы), так и условий жизнедеятельности человека (рекреационные, лечебные ресурсы). Используя естественные ресурсы человек, оказывает большое влияние на природу.

С середины ХХ в. в связи с быстрым ростом населения и производительных сил, увеличением потребления естественных ресурсов, освоением новых территорий и техническим прогрессом значительно усилилось прямое и косвенное воздействие на природу, что качественно изменило состояние окружающей среды и вызвало современный экологический кризис. Он выразился в нарушении большей части природно-ресурсного потенциала, резком истощении естественных ресурсов, в интенсивном загрязнении многих районов биосферы, серьезном ослаблении способности многих экосистем к самовосстановлению, значительном ухудшении условий жизни и деятельности человека. В последние годы отчетливо проявились устойчивые негативные последствия техногенного воздействия на природу, угрожающие существованию всего человечества. Стало вполне очевидным, что естественные ресурсы ограничены, а их неразумная эксплуатация ведет к необратимым последствиям и разрушительным процессам глобального характера.

В этой ситуации особое значение приобретает глубокий и всесторонний анализ проблемы взаимодействия общества и природы в целях разработки основ рационального использования природных ресурсов и поддержания здоровой для человека экологической среды.

Наиболее существенные изменения в природе человек стал производить с развитием промышленности. Промышленное производство требовало вовлечения в хозяйственный оборот все новых и новых природных ресурсов. В связи с интенсивной эксплуатацией традиционных природных ресурсов увеличилась степень использования земель не по прямому их назначению, а для промышленных разработок полезных ископаемых, строительства дорог, населенных пунктов, воздания водохранилищ. Стихийная и все возрастающая по своим темпам и масштабам эксплуатация природных ресурсов приводит к быстрому их истощению и нарастающему загрязнению окружающей среды.

Источники загрязняющих природную среду веществ разнообразны, также многочисленны виды отходов и характер их воздействия на компоненты биосферы. Биосфера загрязняется твердыми отходами. Газовыми выбросами и сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных заводов. Огромный вред наносят водным ресурсам сточные воды целлюлозно-бумажной, пищевой, деревообрабатывающей, нефтехимической промышленности.

Развитие автомобильного транспорта привело к загрязнению атмосферы городов и транспортных коммуникаций токсичными металлами и токсичными углеводородами, а постоянное возрастание масштабов морских перевозок вызвало почти повсеместное загрязнение морей и океанов нефтью и нефтепродуктами. Массовое применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений привело к появлению ядохимикатов в атмосфере, почвах и природных водах, загрязнению биогенными элементами водоемов и сельскохозяйственной продукции. При разработках на поверхность земли извлекаются миллионы тонн разнообразных горных пород, образующих пылящие и горящие терриконы и отвалы. В процессе эксплуатации химических заводов и тепловых электростанций также образуется огромное количество твердых отходов, которые складируются на больших площадях, оказывая негативное влияние на атмосферу, поверхностные и подземные воды, почвенный покров.

Воздействия человечества на природу достигли планетарных масштабов. Следствием научно-технического прогресса стала деградация окружающей природной среды в крупных промышленных центрах и перенаселенных районах. Учитывая современное мощное техногенное воздействие человека на природу, можно считать, что все современные ландшафты Земли представляют собой природно-антропогенные образования, которые отличаются по степени техногенного влияния. Характер и глубина антропогенной трансформации естественных природных ландшафтов зависит от плотности населения, технической вооруженности общества, длительности и интенсивности воздействия.

Несущая способность экосистемы- это характеристика ее качественного состояния. Последнее время антропогенная деятельность рассматривается как негативный фактор для ОС, приводящий к ухудшению ее состояния и деградации, т.е. ухудшению несущей способности. Это сопровождается такими глобальными проблемами:

ОПУСТЫНИВАНИЕ – наступление пустынь на культурные агробиоценозы. Если пустыни образовались в результате воздействия природных факторов, то ОПУСТЫНИВАНИЕ – это следствие главным образом неправильного ведения хозяйства (уничтожение древесной растительности, переэксплуатация земель, перевыпас скота).

Деградация почвы подобна цепной реакции. За ухудшением земель следует снижение продуктивности. За снижением продуктивности - снижение детрита, нужного для формирования гумуса, защиты почвы от эрозии и потерь воды за счет испарения.

Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия, т.е. процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой или ветром. В ходе ветровой эрозии почва выдувается постепенно. Водная же эрозия может приводить к катастрофическому выносу и разрушению, когда после одного сильного ливня образуются глубокие промоины. Обычно растительный покров или естественный опад обеспечивают защиту от всех форм эрозии. Не защищенная раст.покровом почва теряет верхний плодородный слой. Конечным итогом этого процесса может быть «пустынный» ландшафт, практически лишенный растительности.

Начавшаяся эрозия захватывает и уносит частицы почвы дифференцировано, в зависимости от массы. Первыми уносятся и вымываются легкие частицы гумуса и глины, тогда как грубый песок и камни остаются, а глина и гумус - важнее всего для удержания воды и биогенов. С их выносом теряется водоудерживающая способность почвы, и там, где количество осадков мало, высокопродуктивные злаковники деградируют до зарослей засухоустойчивых пустынных видов - происходит опустынивание земли.Важнейшими причинами, приводящими к обнажению почвы в результате эрозии и опустынивания, являются выпахивание, перевыпас, сведение лесов и засоление почв при орошении.Известно, что первым этапом в выращивании урожая всегда была и в значительной мере остается и сейчас распашка, необходимая для уничтожения сорняков. Однако перевернув верхний слой почвы и «удушив» сорняки, земледелец открывает доступ для водной и ветровой эрозии. вспаханное поле может оставаться не защищенным значительную часть года, пока культура не сформирует сплошного покрова, а также после жатвы.

Многие считают, что вспашка и культивация, разрыхляя почву, улучшают аэрацию и инфильтрацию, однако в действительности капельная эрозия (капли дождя, бьющие по обнаженной почве) разрушает комковатую структуру и утрамбовывает поверхность, ухудшая аэрацию и инфильтрацию. Еще большее уплотнение происходит при использовании тяжелой с\х техники. Вспаханная земля теряет также и больше влаги.Угодья, расположенные в зонах с недостаточным количеством осадков, традиционно используются под выпас скота, такие земли, к сожалению, часто подвергаются перевыпасу, когда трава съедается быстрее, чем может возобновляться. За последние 30 лет в Калмыкии возникла настоящая пустыня площадью 50 тыс. км 2 - первая песчаная пустыня в Европе. Ее площадь ежегодно увеличивается на 15%.

Засоление почв при орошении - избыточное орошение, в первую очередь в условиях жаркого климата, может вызывать засоление почв.

Потепление - проявляется в изменении климата и биоты: продуционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности с\х культур. Особенно сильное изменение - в высоких и средних широтах Северного полушария. Зона тайги сдвинется к северу на 100-200 км, подъем уровня океана - 0.1-0.2 м. По мнению ряда ученых потепление - естественный процесс, по мнению других - происходит глобальное похолодание.

Является постоянная динамика эволюционного и циклического характера, которая происходит под воздействием различных экологических факторов. Наряду со способностью к изменениям, биосфера обладает свойством саморегуляции, что способствует и нейтрализации негативных процессов. Динамическая устойчивость биосферы на протяжении всего периода ее существования достигалась за счет сложнейших межвидовых связей объектов естественной биоты, структурно организованной в виде природных экосистем.

С началом активной деятельности человека вносимые им в биосферу изменения стали настолько катастрофичными для нее, что экологи выделяют особую группу экологических факторов – антропогенные (или антропические). Антропические факторы - разнообразные формы влияния человеческой деятельности на организмы, их сообщества или на экосистемы в целом. Они нередко оказываются более существенными в жизни организмов, чем абиотические или биотические факторы в самых отрицательных их проявлениях. Человек воздействует на природные объекты комплексно и двумя способами: прямым (сведение лесов, распашка, промысел) и косвенным, путем изменения условий среды. Антропогенные факторы по силе их отрицательного воздействия на природу сравнивают с мощными геологическими катаклизмами, в результате которых существенным образом изменялся облик Земли. Антропогенные факторы оказывают отрицательное воздействие и на абиотические компоненты природы.

Замечание 1

Закон биосферный В.И. Вернадского: по мере развития человеческого общества, роста населения и усиления интенсивности воздействия человека на природные компоненты происходит нарушение природных связей, снижается устойчивость экосистем, что приводит к деградации биосферы в целом. Единственный выxод из создавшейся ситуации - гармонизация (оптимизация) человеческой деятельности и закономерностей природы.

Считается, что антропогенные воздействия обычно целенаправлены, т. е. производятся человеком сознательно для достижения определенных целей. Стихийные, непроизвольные, антропогенные воздействия носят характер последействия и связаны с неожиданными эффектами. Однако, поскольку даже ученые еще далеки от исчерпывающего познания природных законов, не говоря уж об основной массе населения, можно считать почти все антропогенные действия стихийными, что доказывается существованием их неожиданных последствий.

Американский эколог Б. Коммонер (1974) объединил все разнообразие антропогенных факторов в пять основных видов:

1. снижение биоразнообразия, упрощение структуры сообщества, разрыв биологических циклов;
2. тепловое загрязнение биотопа;
3. загрязнение экосистемы ядовитыми отходами промышленности;
4. внедрение в структуру экосистемы несвойственных ей видов;
5. генетическая трансформация растений и животных.

К числу наиболее опасных факторов дестабилизации экосистем относятся:

1. увеличение потребления природных ресурсов при снижении их запасов;
2. демографический взрыв человечества при сокращении для жизни территорий;
3. деградации всех компонентов экосистем, уменьшение их способности к самоподдержанию;
4. антропогенное воздействие на климат и озоновый слой Земли;
5. рост ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф;
6. слабая координация усилий мирового сообщества в плане экологических проблем.

Загрязнение – главнейший вид негативного воздействия на биосферу

Загрязнение – это попадание в естественные экосистемы любых веществ, организмов или энергий наносящих вред человеку, животным, растениям или экосистемам в целом.

Классификация загрязнений может проводиться по действующему фактору, объекту загрязнения, его территориальным масштабам, интенсивности и т.д.

Замечание 2

В настоящее время интенсивность воздействия человека на биосферу и локальные экосистемы достигло невиданных прежде размеров. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер, что свидетельствует о все возрастающем давлении на всю планету.

Особенно это касается ингредиентных загрязнений (соединениями, чуждыми для естественных экосистем) и параметрических (нарушающих естественные параметры абиотической среды, т.е. тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное), причем растет не только их количество, но и разнообразие.

Утрата биоразнообразия

Наиболее опасным вследствие своей принципиальной необратимости является уменьшение биоразнообразия под действием антропогенного фактора. Вымирание видов - исчезновение с эволюционной арены видов или таксономических групп, представляющее собой естественно-исторический процесс в масштабах геологического времени. В популярной литературе и разговорной речи часто употребляется в качестве синонима «истребление», что не соответствует истине. Во всяком случае, за последние 200-300 лет ни один вид не вымер, а если где и исчез, то при самом активном участии человека:

• уничтожение туров,
• бизонов,
• зубров,
• стеллеровой коровы,
• бескрылой гагарки,
• дронта,
• и т.д.

Замечание 3

За последние 40-50 лет с территории Европы исчезло около 50% видов цветковых растений, опыляемых насекомыми. Последние погибли из-за пестицидов и выбросов отходов предприятии, что обусловило косвенное истребление растений человеком. В неделю в мире исчезает один вид животного и растения (по данным ЮНЕП). Отрицательное воздействие человека на природу резко возрастает и практически не остается территорий с девственной природой.

Биосфера, динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изме­нялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способ­ность к саморегуляции и нейтрализации негативных процес­сов. Достигалось это посредством сложного механизма круго­ворота веществ.

Главным событием эволюции биосферы признавалось при­способление организмов к изменившимся внешним условиям. Гарантом дина­мической устойчивости биосферы в течение многих лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.

Однако по мере возникновения, совершенствования и рас­пространения новых технологий (охота - земледельческая куль­тура - промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в боль­шей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они че­ловеком, а потому называются антропогенными. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, куль­турных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.

Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в эколо­гические процессы:

Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;

Концентрация рассеянной энергии в виде теплового загряз­нения;

Рост ядовитых отходов от химических производств;

Введение в экосистему новых видов;

Появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит це­ленаправленный характер, т. е. осуществляется человеком со­знательно во имя достижения конкретных целей.

Нарушение основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропоген­ными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными.

Анализ экологических последствий антропогенных воздей­ствий позволяет разделить всеих виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействи­ям человека на биосферу можно отнести воспроизводство при­родных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприя­тия.

Отрицательное (негативное) воздействие человека на био­сферу проявляется в самых разнообразных масштабных ак­циях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также видов животных и растений, и т. д.

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрица­тельного воздействия человека на биосферу является загрязне­ние. Большинство экологических ситуаций в мире так или иначе связаны с загрязнением окружающей природной среды (кислотные дожди, опасные от­ходы и т. д.). Поэтому понятие «загрязнение» рассмотрим по­дробнее.

Загрязнением называют поступление в окружающую при­родную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излуче­ний) в количествах, вредных для здоровья человека, живот­ных, состояния растений и экосистем.

Более развернутую характеристику этого понятия приводит известный французский ученый Ф. Рамад: «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой дея­тельности, прямо или косвенно меняет распределение прихо­дящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойст­ва окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сель­скохозяйственную продукцию, через воду или другие биологи­ческие продукты (вещества)».

По объектам загрязнения различают загрязнение поверхно­стных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т. д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космиче­ского пространства.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опас­ного для популяций любых организмов, являются промыш­ленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теп­лоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производст­во и другие технологии. Под влиянием урбанизации загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций. Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые по­токи и др.

По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение (рис.10.1). По своим масштабам и распростране­нию загрязнение может быть локальным , регио­нальным и глобальным.

Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и чис­ло их по мере развития новых технологических процессов по­стоянно растет. В этом отношении «приоритет», как в локаль­ном, так и в глобальном масштабе, ученые отдают следующим загрязняющим веществам:

- диоксиду серы (с учетом эффектов вымывания диоксида се­ры из атмосферы и попадания образующихся серной кисло­ты и сульфатов на растительность, почву и в водоемы);

- тяжелым металлам: в первую очередь свинцу, кадмию и особенно ртути (с учетом ее миграции и превраще­ния в высокотоксичную метилртуть);

Некоторым канцерогенным веществам, в частности бенз(а)пирену;

- нефти и нефтепродуктам в морях и океанах;

Хлорорганическим пестицидам (в сельских районах);

- оксиду углерода и оксидам азота (в городах).

Под видами загрязнений понимают также любые нежела­тельные для экосистем антропогенные изменения

ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например,

Рис. 10.1. Виды загрязнения окружающей среды

бытовые стоки, ядохимикаты, продук­ты сгорания и т. д);

параметрическое загрязнение, связанное с изменениями ка­чественных параметров окружающей среды (тепловое, шу­мовое, радиационное, электромагнитное);

биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в со­ставе и структуре популяций живых организмов (перепро­мысел, акклиматизация ви­дов и т. д.);

стациалъно-деструкционное загрязнение (стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение), связан­ное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экоси­стем в процессе природопользования (регулирование во­дотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр.).

Можно отметить, что воздейст­вие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компонен­ты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообще­ства) достигло к настоящему времени беспрецедентных разме­ров. Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис. Негативные тенденции этих воздействий человека на биоту носят не только выраженный локальный, но и глобаль­ный характер.

РАЗДЕЛ 3
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Глава 15
Антропогенные воздействия на биосферу

Человек практически с самого начала своего существования оказывал влияние на природу. На первых этапах человек взаимодействовал с природной средой как обычный биологический вид, как животное и в целом входил в состав экосистемы, как ее составной элемент. Уже в первобытном обществе экологическое равновесие поддерживалось стихийным путем при перекочевывании сообществ людей после исчерпания растительных и животных ресурсов на месте прежнего обитания, либо удалением мест проживания людей друг от друга на расстояние, достаточное для устойчивого функционирования экологических систем. Свой негативный вклад в это устойчивое функционирование вносили болезни, низкая продолжительность жизни, небольшая численность людей.

Этот период зарождения взаимодействия человека и природы можно отнести к стихийному. Человек в основном использовал окружавшие его ресурсы и практически не влиял ни на их количество, ни на их качество, и не мог оказать какого-либо ощутимого воздействия на природу как в силу своей малочисленности, так и наличия какого-либо значимого средства влияния на компоненты среды.

Зачастую не было гармонии человека и природы и различие между сообществами людей по степени их развития сказывалось лишь в степени воздействия на среду. Первобытные охотники и собиратели не только приспосабливались к природе и пользовались ее "дарами" в готовом виде, но иногда постигали некоторые закономерности, создавая, например, первые антропогенные ландшафты путем "земледелия с горящей головней" (М.П. Ким, 1981). Таким способом пользовались аборигены Тасмании и Австралии, выжигавшие леса с целью повышения "удачливости" в охоте, но это в конце концов существенно изменило растительный покров, климат и вызвало активную почвенную эрозию, способствовав опустыниванию.

Сформировавшись человеческое общество прошло следующие этапы взаимодействия с природой (по А.Н. Тетиору, 1992):

• переход к производству и применению орудий труда как первому звену взаимоотношений людей и природы;
• переход к искусственному производству энергии, расширившему возможности в преобразовании природы;
• промышленная и научно-техническая революция;
• искусственное воспроизводство и сохранение окружающей среды - протоноосфера.

В конце второго тысячелетия рост численности населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватили уже более 20 % территории суши. Объем перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в настоящее время на порядок выше вовлеченного в естественные рельефообразующие процессы. Расход кислорода в промышленности и на транспорте составляет в масштабах всей биосферы порядка 10 % планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наше время антропогенное воздействие становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.

По А.Н. Тетиору (1992, с. 15), к антропогенным воздействиям относят все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. Антропогенные воздействия подразделяют на:

• загрязнения - внесение в среду нехарактерных для нее новых физических, химических или биологических агентов (элементов, соединений, веществ, объектов) или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов;
• технические преобразования и разрушения природных систем и ландшафтов - в процессе добычи природных ресурсов, при сельскохозяйственных работах, строительстве и т. д.;
• исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух, биологические компоненты экосистем);
• глобальные климатические воздействия (изменения климата в связи с хозяйственной деятельностью человека);
• эстетические нарушения (изменение природных форм, неблагоприятные для визуального и иного восприятия; разрушение историко-культурных ценностей и т. п.).

В результате человек воздействует на биосферу и изменяет состав, круговорот и баланс веществ; тепловой баланс приповерхностной части Земли; структуру земной поверхности (при сельскохозяйственных работах,

перемещении вскрытых пород; проходке карьеров, в результате застройки городов, при дорожном строительстве; при сооружении искусственных водоемов - каналов, водохранилищ, мелиорации и т. д.); истребляя, а также перемещая в новые места обитания ряд видов животных и сорта растений (рис. 67).

В условиях антропогенных нагрузок для устойчивого

функционирования экосистем человек должен сам играть роль компенсаторного регулятора, озеленяя землю в местах вырубленных лесов, очищая воду, воздух и т. д.

Загрязнения. По Р. Парсону, загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника, последствий и мер контроля на: сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекции; вещества, представляющие питательную ценность для растений; минералы и неорганические кислоты и соли; твердые стоки; радиоактивные вещества и т. д. (рис. 68).

Следует заметить, что принципиально загрязнения могут быть и естественными, возникающими в результате мощных природных процессов - извержения вулканов с огромными по массе выбросами пыли, пепла, газов, пара и т. д.; лесные и степные пожары; наводнения; пылевые и песчаные бури и т. п.

Необходимо остановиться на таком важном понятии, которое широко используется в современной экологической и природоохранной литературе, как загрязнитель. Под ним понимается любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (главным образом микроорганизмы), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, выходящем за рамки обычного, и

вызывающий загрязнение среды. Выделяют естественные (природные), антропогенные, а также первичные (непосредственно из источника) загрязнения и вторичные (в ходе разложения первичных, или химических реакций с ними). Еще различают стойкие (неразлагающиеся) загрязнители, которые аккумулируются в трофических цепях.

Поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных); нарушение устойчивости природных биогеоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений и пр.); вред для здоровья человека и т. д. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а токсичные соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.

Если до 40-х годов XX столетия еще доминировали натуральные продукты (хлопок, шелк, шерсть, мыло, каучук, пища, свободная от добавок и т. п.), то в настоящее время в промышленно развитых странах они заменены синтетическими, которые трудно (или не полностью) разлагаются и загрязняют среду. Это прежде всего синтетические волокна, моющие средства (детергенты, отбеливатели), пища с добавками, минеральные удобрения, синтетический каучук и др. (Миллер, 1993).

Особенно много загрязнителей, поступающих в окружающую среду, образуется при получении энергии в результате сжигания ископаемого топлива. Человек, высвобождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе. Отходы производства и загрязнители атмосферы (оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и др.) нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.). Большое количество загрязнителей поступает в атмосферу от различных отраслей промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150 тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т никеля, кобальта, ртути. Так, Норильский горнометаллургический комбинат ежегодно выбрасывает в атмосферу только сернистых соединений до 2200 тыс. т, что приводит к гибели значительного числа растительных сообществ, создавая значительную угрозу здоровью и жизни многих других живых организмов. В радиусе до 120 км от комбината отсутствует естественное возобновление деревьев, а ежегодный прирост и первичная биологическая продуктивность минимальны.

Загрязнители воды - это все химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гидробионтов. Среди загрязнителей водной среды выделяют: легко поддающиеся разложению органические вещества

(бытовые стоки); трудно или совсем неподдающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, ниобия и др.). Разнообразие загрязнителей, поступающих из различных отраслей промышленности, показано в табл. 19.

Таблица 19. Преобладающие загрязнители водных экосистем по отраслям
промышленности (по С.В. Яковлеву и др., 1994)

Отрасль промышленности Преобладающие виды загрязнителей

• Целлюлозно-бумажная,
  деревообрабатывающая
• Нефтегазодобывающая
• Машиностроение

Химическая,
нефтехимическая

Горнодобывающая,
угольная

Легкая,
текстильная,
пищевая

• Органические вещества (лигнины, смолистые
  и жирные вещества, фенол, метилмеркаптан и др.),
  аммонийный азот, сульфаты, взвешенные вещества
• Нефтепродукты, СПАВ, фенолы,
  аммонийный азот, сульфиды
• Тяжелые металлы, взвешенные частицы, цианиды,
  аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы,
  флотореагенты
• Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические
  ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, взвешенные
  вещества
• Флотореагенты, минеральные взвешенные
  вещества, фенолы
• СПАВ, нефтепродукты, органические красители,
  органические вещества, пластмассы, в том числе
  в виде механических взвесий

Примерно столько же загрязнителей окружающей среды образуется в сельском хозяйстве, так, к примеру, одних только пестицидов в мире насчитывается более 1500 препаратов (в России пока применяется только 150-160). Особую опасность создает применение фосфороорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие токсины, вызывающие массовую гибель птиц (сизых голубей, дроздов, скворцов и др.).

Все загрязнения подразделяют на четыре основные группы: физическое, химическое, биологическое и эстетическое.

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно - энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется, например, в деградации вечной мерзлоты, со связанными с зонами распространения вечномерзлых пород мерзлотными процессами и явлениями (термокарст, солифлюкция, наледи и др.); даже в изменении структурных особенностей некоторых грунтов при высоких температурах (под металлургическими печами, кирпичными заводами и т. п.) и условий жизни людей. Изменение теплового режима в сезонных колебаниях температуры в районе г. Красноярска за счет попусков воды из водохранилища Красноярской ГЭС выразилось в снижении

температуры в р. Енисей летом и ее повышении зимой относительно температуры окружающего воздуха. Это, кстати, как показывают некоторые данные, сказалось на количестве острых респираторно-вирусных заболеваний у жителей Красноярска.

Источниками теплового загрязнения в городе служат: подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160° С), теплотрассы (50-150° С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45° С) и т. д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечается повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии (Жигалин, 1993).

Химическое загрязнение - увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, которые ей не присущи, или в концентрациях, превышающих обычную норму. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека, в связи с тем, что он поставляет в природную среду различные токсиканты (аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, пластмассы и другие химические вещества и соединения). По некоторым данным в настоящее время в окружающей среде содержится от 7 до 8,6 млн. химических веществ, причем их перечень ежегодно пополняется еще примерно на 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны те, которые включены в известный "список ЮНЕСКО", а это почти 200 наименований: бензол, бенз(а)пирен, пестициды (ДЦТ, элдрин, линдан и др.), абсест, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), разнообразные красители и пищевые добавки. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в мире около 600 млн. человек подвергается воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. человек, т. е. каждый шестой житель Земли, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.

Биологическое загрязнение - случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства, а также в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду те промышленные производства, которые изготовляют антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т. п., т. е. предприятия микробиологической промышленности, при промышленном биосинтезе и существующих технологиях, в выбросах которых присутствуют живые

клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению относят преднамеренную или случайную интродукцию или чрезмерную экспансию живых организмов - это, к примеру, известные переселения кроликов и овец в Австралию, пресноводной рыбы - ратана в водоемы Центральной России. Кроме того, в городах наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: крыс, голубей, ворон, насекомых и др. (Колонии и др., 1992).

Эстетическое загрязнение - это, как правило, связанное с деятельностью человека преднамеренное или случайное изменение визуальных доминант природных или антропогенных ландшафтов. В отдельных случаях возможно возникновение данного вида загрязнений вследствие естественных причин. Этими причинами служат природные катастрофы: землетрясения, цунами, сели, лавины, оползни, обвалы, наводнения, смерчи, тайфуны и торнадо. Указанные чрезвычайные ситуации могут быть весьма масштабными и приводят к значительным изменениям даже в рельефе местности: при землетрясениях в результате обвалов возникают озера, а на месте гор возникают плоские равнины и т. п. Но в данном случае даже при масштабных изменениях в среде в целом экосистемы значительных объемов остаются способными к самовосстановлению и хотя оно может длиться достаточно долго, но природа "раны залечивает весьма умело".

Эстетические загрязнения техногенного происхождения практически всегда связаны со строительной (градостроительной и гидротехнической) деятельностью, горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и т. п. Практически всегда, во всяком случае до последнего времени, эти действия создают сооружения или изменяют природные ландшафты в значительных масштабах и главное "неадекватные" сложившимся визуальным образам. Изменения визуальных доминант негативно влияют на параметры, определяющие качество жизни человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства и другие изменения в здоровье людей.

А.Н. Тетиор (1992, с. 16) подчеркивает, что из всех антропогенных воздействий именно загрязнения - фактор, наиболее существенно разрушающий природу, приводящий как к необратимому изменению отдельных экосистем и биосферы в целом, так и к потере материальных ценностей (сельхозпродуктов и др.), энергии, труда, затраченного человеком. Однако большой вред наносится и техническими преобразованиями, и разрушением природных систем в процессе градостроительства, дорожного, гидротехнического, энергетического и других видов строительства, при добыче полезных ископаемых и т. д. Например, застройка и асфальтирование больших территорий в городах не только выводит из естественного оборота определенную часть земной поверхности, но одновременно существенно изменяет гидрогеологический

режим, процессы испарения влаги и т. п., что в целом прерывает сложившиеся связи в системах биосферы.

Загрязнение и иные воздействия на литосферу. В современном понимании биосферу можно представить как глобальное геологическое тело, играющее определенную роль в эволюции Земли, включающее совокупность всех живых организмов и органического вещества, а также область планеты, находящуюся во взаимодействии с живыми организмами или измененную ими.

По мере развития биосферы, увеличения видового разнообразия, усложнения строения организмов, их поведения, расширения жизненного пространства, возрастают интенсивность и степень взаимодействия организмов с окружающей их средой, одним из наиболее важных компонентов которой является литосфера. Следовательно, растет и область планеты, находящаяся во взаимодействии с живыми организмами. С другой стороны, изменения, внесенные жизнью в окружающую среду, развиваются и после снятия непосредственного воздействия, вовлекаясь в геологические процессы более крупного масштаба. В качестве примера достаточно напомнить о процессе постепенного накопления мощных толщ скелетов кораллов, раковин, панцирей и т. п., которые затем могут быть вовлечены в метаморфизм и образовать мраморы, скарны. Так, равнинные области континентов, многие горные сооружения нашей планеты состоят преимущественно из метаморфизованных органогенных пород - преобразованных остатков организмов, живших многие сотни миллионов лет назад.

Биосфера, являясь результатом проявления комплекса процессов развития Земли, этапом ее планетарного развития, формирует широкий спектр экзогенных факторов геологических процессов, во многом определяя характер развития приповерхностных областей планеты. Ее влияние охватывает всю поверхность Земли, непрерывно, в течение большей части времени существования планеты и распространяется на значительную глубину, что обусловливает огромную значимость биосферы даже в процессах тектогенеза.

Интенсивное развитие техногенеза как процесса технической (геологической) деятельности человека повлекло за собой многократное усиление интенсивности и глубины взаимодействия человека с окружающей средой за счет возрастания потребностей и привлечения для удовлетворения их различных технических средств. В совокупности с "демографическим взрывом" и локализацией областей взаимодействия это привело к тому, что роль человека в эволюции планеты вышла за рамки роли биологического вида.

В настоящее время плоды деятельности человека становятся не только одним из ведущих геологических факторов по своим масштабам, но и качественно отличаются от всех доантропогенных видов экзогенного воздействия на Землю. Сюда можно отнести такие крупномасштабные и специфические виды геологической деятельности человека,

как строительство, сельское хозяйство, синтез новых химических соединений, концентрация естественных и техногенных веществ, перемещение и реструктуризация горных пород, изменение рельефа, разрушение и преобразование геологических тел, перераспределение напряжения в верхних областях земной коры (даже до глубины в первые десятки километров); мощное динамическое и сейсмическое воздействие (сопоставимое по мощности с извержением не очень крупного вулкана) и т. д.

Другое важное свойство техногенеза - его интенсивное развитие, по темпам значительно превышающее скорость изменения естественных условий на Земле, т. е. структура планеты не успевает преобразоваться, чтобы включить в свои циклы и сбалансировать техногенные геологические процессы (здесь под геологическими процессами будем понимать физические и химические процессы как составляющие того или иного уровня процесса эволюции Земли).

С другой стороны, быстрое техногенное непропорциональное изменение отдельных компонентов системы, подобно изменению всего рисунка в калейдоскопе при его малейшем повороте, приводит к деформации всего комплекса природных процессов, направленной на уравновешивание изменений. Это уравновешивание часто сопровождается неожиданными и нежелательными процессами или возникновением условий (т. е. новой структуры системы), неблагоприятных для человека.

Таким образом, геологическая роль человека характеризуется интенсивностью и глубиной воздействия, проникающего на десятки километров в недра Земли и влияющего даже на ход эндогенных процессов столь глубоких уровней, что реакция системы может длиться десятки и сотни лет. В целом по отношению ко всей истории планеты, к истории биосферы человечество довольно молодое образование. Активное развитие техногенеза фактически началось на рубеже XIX - XX веков. Учитывая масштабность, глубину и сверхинтенсивное по отношению к времени существования планеты нарастание техногенного воздействия, можно утверждать, что результаты техногенеза еще в общем-то не проявились. Нынешние проявления реакции Земли на действия человека только лишь первые провозвестники грядущих геологических потрясений - перестройки структуры планеты, направленной на уравновешивание нового фактора, воздействующего за счет техногенеза.

Таким образом, человек, являясь закономерным этапом развития биосферы, а значит, и планеты в целом, взаимодействует с ней как непосредственно через основу своей жизнедеятельности - литосферу, так и через факторы ее развития, т. е. через компоненты природной среды: атмосферу, гидросферу, биосферу.

Этот подход, впервые обозначенный еще в 40-е годы XX столетия

К. Троллан, в виде геоэкологии или экологии ландшафтов в аналитическом современном виде сформулирован акад. В.И. Осиповым (1993).

При рассмотрении взаимоотношений человека с литосферой их область распространяется исключительно в границах геологической среды.

Рост технических возможностей увеличивает границы проникновения человека в геологическую среду, например нефть в промышленных целях добывается с глубин в несколько километров. Ярким примером техногенного воздействия на эндогенный геодинамический комплекс могут служить проявления наведенной сейсмики - увеличения сейсмической активности некоторых областей планеты вследствие разрядки тектонических напряжений, спровоцированной техногенным перераспределением внутренних напряжений земной коры, вызванным заполнением крупных водохранилищ, динамическим воздействием мощных взрывов, перемещением больших масс горных пород, извлечением полезных ископаемых и рядом других.

Другим аспектом расширения границ геологической среды является интенсифицирующееся производство устойчивых в земной коре веществ, требующих для своего рассеяния и разложения длительного (даже в геологическом масштабе) времени и вовлечения в этот процесс глубоких структурных уровней планеты.

Как и любой компонент биосферы, человек забирает из литосферы определенные вещества, преобразует их и возвращает в литосферу с измененным составом, концентрацией и местоположением. В соответствии с этим могут быть выделены воздействия на человека со стороны литосферы и воздействия со стороны человека на литосферу. Первые формируют минерально-сырьевую базу человека, условия его жизни и деятельности или инженерно-геологические условия, а также условия развития взаимосвязанных компонентов - атмосферы, гидросферы, биосферы, как составляющих окружающей человека среды, участвующих в формировании и регенерации ее свойств. Сюда следует отнести как благоприятные с точки зрения человека условия, так и неблагоприятные, сложные для того или иного вида освоения либо для жизни человека, включая проявления опасных и катастрофических геологических процессов.

С общеэкологических позиций представляется необходимым рассмотреть воздействия на литосферу (геологическую среду) со стороны человека и ее ответной реакции.

Техногенные воздействия на литосферу можно характеризовать, используя терминологию инженерной геологии и геоэкологии.

Техногенное воздействие в данном случае представляет собой изменение структуры геодинамического комплекса - его компонентов или взаимосвязей между ними. Это может быть изменение каких-либо факторов геологических процессов или условий их протекания. Например, изменение крутизны склона, нарушение почвенно-растительного

покрова, изменение состава и сложения массивов горных пород и т. д. Источник воздействия - любой вид инженерной или хозяйственной деятельности человека. Здесь следует отметить, что, несмотря на то, что отдельные виды или источники воздействия, например, автодорога, здание, плотина, промышленное предприятие и так далее, действуют раздельно, геологическая среда испытывает комплексное воздействие от всех источников, сосредоточенных на данных территориях.

Это, с одной стороны, обусловлено тем, что, как правило, один вид хозяйственного освоения территории влечет за собой целый ряд сопутствующих - инфраструктуры. Например, сооружение промышленного предприятия предупреждается созданием сети дорог, трубопроводов и других коммуникаций, автотранспортных предприятий, жилых поселков, объектов хозяйственно-бытового назначения и т. п. Помимо непосредственного влияния они обусловливают и развитие своеобразных воздействий, таких, как "вытаптывание" прилегающих территорий, твердые бытовые отходы, промышленные отходы, сведение растительности и почвенного слоя; с другой стороны, этот результат совместного воздействия нескольких источников может значительно превышать сумму результатов их одиночных проявлений (в биологии и медицине это отражается понятием синергизма, в системном анализе, как эмерджентность).

По данным экспедиции Международного независимого эколого-политологического университета (1966), в Восточных Хибинах в результате процессов на сформированной подработанной территории возникли глубокие просадки над подземными горными выработками. Вследствие этого началось образование техногенного селевого очага. Вначале обнажившиеся после просадок коренные породы подверглись активному выветриванию и создали "запасы" большого количества мелкообломочного материала в верхних частях склонов. Эти продукты выветривания и собственно выветрелые породы "поступили" в распоряжение таких геологических процессов, как суффозия и эрозия, которые постепенно выполаживают склоны. В результате совместного действия этих двух факторов формируются условия для аккумулирования обломочного материала и образования "маршрута" для его перемещения вниз по склону. Создается предпосылка к снегокамен-ным селям - быстрому движению вниз по склону большой массы переувлажненного мелкообломочного материала, перемешанного со снегом:. Проявление эмерджентности в развитии ландшафта приводит здесь к изменению характера его развития с относительно спокойного на бурный, связанный с катастрофическими процессами, приводящими к значительно более быстрому разрушению склона.

Интенсивность воздействия зависит от его источника и может изменяться в ощутимых пределах от незначительных, следы которых бесследно исчезают в течение нескольких дней или даже часов, до

глобальных, пронизывающих всю планету. Примером последних могут служить мощные ядерные взрывы, вызывающие колебания горных пород (сейсмические волны), несколько раз проходящие сквозь всю Землю и отражающиеся от ее внутренних сфер. Сила таких воздействий сопоставима даже с некоторыми эндогенными процессами, такими, как извержения вулканов и землетрясения. Так, взрыв наиболее мощного термоядерного устройства соответствовал приблизительно 50 мегатоннам тротилового эквивалента. Это "удельная" или "мгновенная" мощность "посредственного" вулкана, т. е. мощность этого вулканического взрыва, если принять все вулканические извержения как серию такого рода взрывов. В целом это очень похоже, например, на извержение вулкана Исалько в Центральной Америке, действующего с 1770 г. Для сравнения при извержении вулкана Кракатау (1883 г.) в Зондском проливе выброс пепла достиг высоты 80 км, а звук взрыва был слышен на расстоянии 5000 км; образовавшиеся же волны цунами имели высоту до 30 м. В истории Земли были столкновения с космическими телами, оставившие кратеры - воронки диаметром в десятки километров.

Реакция геологической среды - процесс возвращения техногенно измененной структуры геодинамического комплекса в равновесное состояние. При этом, в случае относительно слабых воздействий, структура геодинамического комплекса может вернуться в исходное состояние подобно тому, как исчезает в прибое след, оставленный в мокром песке. Такое воздействие можно считать обратимым.

Для уравновешивания более значительных техногенных нарушений геодинамический комплекс вынужден изменить свою структуру на большую или меньшую глубину. В этом случае формируется новый природно-техногенный или техногенно измененный геодинамический комплекс. Это необратимый процесс или необратимое воздействие, подтверждением которого могут служить, например, широко распространенные процессы термоэрозии, которые обычно развиваются до тех пор, пока не охватят те структурные уровни массива выветривающихся вечномерзлых пород, в пределах которых произведенные изменения могут быть уравновешены.

Строго говоря, обратимость изменения структуры системы - понятие относительное. Обратимо или необратимо изменение, зависит от структурного уровня, с позиций которого производится рассмотрение. Так, естественное или техногенное понижение рельефа со временем заполняется сносимым в него рыхлым материалом. При этом рельеф может полностью восстановиться. Так что на уровне ландшафта это изменение можно считать обратимым. Если же мы рассмотрим реакцию геологической среды в этом примере с позиций более низкого уровня - взаимного расположения частиц породы или ее текстуры, то увидим, что после заполнения понижения полностью изменяется первоначальное сложение частиц: исчезают слоистость и другие

признаки сортировки материала, нарушаются структурные связи между частицами породы. Текстурные изменения, как известно, служат причиной изменения свойств рыхлых отложений, в частности таких важных для строительной практики и естественной устойчивости склонов, как прочность, деформируемость, просадочность и др. Очевидно, что эти изменения необратимы и они, несмотря на локальность проявления, вызывают сложности при строительном использовании грунтов вследствие того, что, во-первых, они носят скрытый характер и трудно различимы с поверхности, а во-вторых, при опирании сооружения на неоднородное основание возможно его деформирование вплоть до разрушения.

Однако при дальнейшем развитии ландшафта или геодинамического комплекса все рыхлые отложения могут подвергнуться транспортировке речными потоками или другими процессами, что может уничтожить техногенные изменения в массиве. Таким образом, оценка обратимости воздействия зависит и от продолжительности временного интервала, на протяжении которого происходит рассмотрение реакции геологической среды.

Область приложения воздействия - воздействие может быть оказано на один или несколько факторов развития геодинамического комплекса на территории, охватывающей большее или меньшее количество его компонентов - геологических процессов. Воздействия могут быть подразделены на прямые, происходящие непосредственно между человеком и компонентом литосферы, и косвенные, осуществляющиеся через компоненты гидросферы, атмосферы и биосферы.

По масштабу воздействия могут иметь локальный, региональный и глобальный уровни. Эта градация условна, выделяемые уровни не имеют абсолютно четких границ, но отражают результаты и время развития реакции на него. Очевидна прямая зависимость масштаба воздействия, глубины его проникновения в структурные уровни планеты, а следовательно, времени и масштабы реакции. Примером глобальных воздействий может служить потепление климата планеты, обусловливающее изменение экзогенных факторов геологических процессов, а следовательно, и структуры всего экзогенного геодинамического комплекса - механизма развития приповерхностных зон планеты. Локальные и региональные воздействия охватывают большие или меньшие области Земли, но не имеют заметного проявления в масштабе всей планеты. Экспедиция МНЭПУ (1996 г.) приводит следующие примеры: следы уничтожения растительности даже на небольших территориях в условиях весьма ранимых зон Приполярного Урала, например (при рубках узких просек для геодезических работ и др.), могут "зарасти" и исчезнуть бесследно только за несколько лет или по крайней мере за пару десятилетий. В этом случае, как это случилось в Национальном парке "Югыд ва" в Приполярном Урале, уничтожение растительности на значительных площадях при

разработке прирусловых россыпных месторождений золота активизирует самосдерживающиеся разрушительные в целом геологические процессы изменений в развитии геодинамического комплекса, это процессы курумообразования, термоэрозии, суффозии, солифлюкции. В этом случае в результате перестройки структуры геодинамической системы может начаться устойчивая деградация существующего природного комплекса, охватывающая значительные площади и приводящая к формированию нового (вторичного) ландшафта. Процесс стабилизации воздействия может затянуться на сотни и даже тысячи лет. В целом же на описываемой территории на обширных полигонах не только уничтожен почвенный субстрат, но и созданы условия для его восстановления за счет сноса из вышележащих по течению рек мелкозема и органики. Это все ведет к дальнейшему самопроизвольному расширению нарушенных площадей, т. е. к устойчивой деградации всего природного комплекса и формированию "промышленной пустыни" или "лунного пейзажа" за счет беспорядочной эксплуатации инфраструктуры приисков - дорогами, поселками, вырубками и базами. А реакция геологической среды распространяется здесь далеко за пределы полигонов: вымываемый в русло рек мелкозем (отходы при промывке золота) формирует донные отложения, которые перекрывают кладки икры ценных промысловых рыб. В результате нарушается их репродукция, что уже является экологическим и экономическим фактором в масштабах Печорского региона.

Время приложения воздействия характеризует продолжительность его влияния. Можно выделить кратковременные воздействия, не превышающие несколько лет, длительные, сопоставимые с временем жизни человека и сроком реального планирования тех или иных хозяйственных проектов, а также стабильные, которые в прогнозируемом отрезке будущего времени могут быть приняты как постоянные. Это также достаточно условные градации и отражают масштабность, время проявления и глубину развития реакции на него. Примером кратковременных воздействий могут служить геологические изыскательские и поисковые работы, сейсморазведочные взрывы, разработка карьеров местных строительных материалов, обычно после завершения этих работ, длящихся от нескольких месяцев до нескольких лет (2-3 года), т. е. после снятия воздействия. Конечно, при учете интенсивности, масштаба и обратимости реакции геологической среды возможно восстановление исходных условий или изменение структуры геодинамического комплекса.

Эти воздействия носят характер периодических и непериодических (однократных). Период также имеет значение, если период короткий, то реакция среды на них не успевает достичь полной стабилизации до следующего воздействия. Длиннопериодные воздействия характеризуются тем, что реакция среды на них достигает полной стабилизации до появления следующего цикла. Примером длительного воздействия

может служить разработка месторождений полезных ископаемых, причем принципиально безразлично, что подлежит добыче, более важным является объем месторождения. Однако как бы ни были велики запасы полезного ископаемого, они через несколько пусть даже десятков лет заканчиваются и воздействие снимается. Как правило, вокруг месторождений, особенно крупных, создается хорошо развитая инфраструктура и обычно промышленность бывшего рудника или карьера переориентируется и воздействие возобновляется, но уже в измененном виде. Новое воздействие оказывается уже на измененный природно-техногенный геодинамический комплекс, который может быть в стабилизированном или еще в неустановившемся состоянии.

Примером, наиболее ярко показывающим постоянные воздействия, является градостроительство, которое обычно прогнозируется как непрекращающееся. Развитие городов происходит разными темпами и во многом обусловлено социально-экономическими причинами, хотя географические и климатические факторы имеют серьезное значение. Некоторые города существуют на протяжении многих веков, а отдельные из них вырастают до огромных размеров, превращаясь в мегаполисы. Надо отметить, что наряду с колоссальным ростом численности населения Земли, тенденция к повсеместной урбанизации представляет собой факторы, существенно усугубляющие развитие глобального экологического кризиса. Россия является высокоурбанизированной страной - примерно до 70 % нашего населения живет в городах. Характерная черта воздействия градостроительства - постоянный рост всех рассмотренных параметров: интенсивности, области и времени приложения воздействия. Возрастает и область проявления реакции геологической среды. Причем глубина изменения последней такова, что в сформированном природно-техногенном геодинамическом комплексе преобладает уже техногенная составляющая. Многие города, особенно крупные, такие, как Москва, и их центральные так называемые исторические центры (ядра) построены на техногенных (искусственных) грунтах, на так называемых культурных слоях, обладающих по сравнению с естественными рядом специфических свойств, таких, как значительная резко изменчивая неоднородность состава и свойств в плане и в разрезе, значительная изменчивость свойств во времени, активные геохимические процессы и т. п.

Гидрогеологические условия (динамика, химический состав, температура) в городских условиях существенно изменены вследствие откачек водозаборами, дренирования и водопонижения вокруг подземных сооружений (метрополитенов, подземных гаражей, шахт и т. п.); подтопления за счет водопотерь из водонесущих коммуникаций (подтоплено до 70 % городов России); уменьшения областей питания за счет "закрытия" земной поверхности мостовыми, зданиями, другими инженерными объектами; изменения химического состава в результате питания дождевыми и талыми снеговыми водами, "промывающими"

свалки, склады, дороги и прочие промышленные и хозяйственные объекты, поверхностными водами, загрязненными промышленными и бытовыми сбросами и загрязненными дождевыми и талыми снеговыми водами; утечками из городских коммуникаций, а также под действием ряда других факторов. Это влечет за собой активизацию ряда специфических процессов, таких, как развитие карстово-суффозионных воронок, оврагообразование, оползневые процессы и некоторые другие, к сожалению, как правило, усложняющие инженерно-геологические условия и влекущие деградацию всех компонентов природной среды.

Таким образом, развитие мегаполисов и сопутствующих им промышленных комплексов определяет необходимость создания человеком искусственной среды жизнеобитания, которая развивается под влиянием техногенеза (М.В. Козлов, 1997, с. 302-321).

Деградация почв. В тесной, точнее непосредственной связи и взаимодействии с приповерхностной частью литосферы находятся почвы. Значимость почв в функционировании экосистем нами была описана выше.

Экологические функции почвы весьма изменчивы, а в целом они обладают высокой степенью динамичности свойств и состава, что делает эту важнейшую для биосферных процессов субстанцию чрезвычайно чувствительной (сенсибильной) к влиянию хозяйственной деятельности человека. Изменения могут быть как позитивными, так и негативными вплоть до полной утраты тех или иных. функций при деградации почв или полного ее уничтожения. Деградация почв в общем-то всегда сопровождала сельскохозяйственную деятельность человека, иными словами, "благодатное возделывание почвы всегда разрушало эту данную природой благодать". Еще больший вред почвам наносила индустриальная деятельность человека, которая почти всегда просто-напросто уничтожала почвы. Общая площадь разрушенных и деградированных за всю историю человечества почв составляет 20 млн. км 2 , что значительно превышает всю пахотную площадь современного мира - 15 млн. км 2 (Розанов Б.Г., 1977). Деградация почв проявляется в разных формах. По данным глобального экофорума в Рио-де-Жанейро (1992 г.), распределение площадей деградированных почв (%) следующее: крайняя степень деградации - 1, сильная - 15; умеренная - 46; легкая - 38. Соотношение наиболее распространенных видов деградации почв (%) выглядит следующим образом: водная эрозия - 56; ветровая эрозия - 28; химическая деградация - 12; физическая деградация - 1.

Эрозия почв обычно определяется как разрушение почв временными водными потоками и ветром, т. е. собственно водная и ветровая (дефляция) эрозия.

Различают три вида водной эрозии: дождевая, эрозия при снеготаянии и ирригационная (возникающая при поливе) (табл. 20, 21).

Таблица 20. Оценка эрозии верхнего слоя почвы на пахотных землях отдельных стран и всего мира (Л. Браун и др., 1989, с изменениями автора)

Страна Общая площадь пахотных
земель, млн. акров Невосполнимые потери почвы, млн. т

• Бывший СССР
• Индия
• Китай
• Итого
• Остальные страны мира
• Всего

• 11 800
• 10 900
• 22 700

Таблица 21. Расчетный смыв на пахотных землях, подверженных эрозии, т/га
(по М.Ю. Белоцерковскому и др., 1990, с изменениями автора)

Регион Смыв на
пашне Регион Смыв на
пашне

• Мурманская область
• Архангельская область
• Карелия
• Республика Коми
• Псковская область
• Московская область
• Ставрополье

• Краснодарский край
• Ростовская область
• Самарская область
• Волгоградская область
• Астраханская область
• Калмыкия

Эрозия почв при снеготаянии отличается небольшой интенсивностью, но значительной продолжительностью - потери почвы при снеготаянии обычно не превышают с 1 га нескольких тонн.

Продолжительность дождевой эрозии невелика (минуты или часы), но интенсивность выше - количество смываемой почвы достигает десятков тонн с гектара.

Ирригационная эрозия изменяет свою "агрессивность" в зависимости от способа полива: наибольший смыв происходит при поливе по бороздам; меньший - при поливе по полосам; при дождевании эрозия возникает очень редко, только при авариях, а при капельном орошении водная эрозия почв не проявляется никогда.

Ветровая эрозия (дефляция) бывает повседневной и в виде пыльных бурь. Повседневная эрозия бывает вызвана постоянными не очень сильными ветрами и поэтому пространственно ограничена. Практически все пахотные почвы подвержены этой эрозии. К сожалению, классическим примером стала эрозия распаханных почв целинных и

залежных земель в Северном Казахстане в середине 50-х годов XX века, когда было разрушено несколько сотен тысяч га плодородных земель. Пыльные бури возникают при больших скоростях ветра, который поднимает почвенные частицы на высоту нескольких сотен метров и переносит их на значительные расстояния (до сотен и тысяч км).

Ускоренная эрозия, когда процесс почвообразования запаздывает по отношению к эрозии, почти всегда сопровождает хозяйственную деятельность человека и не обязательно она связана с агрономическими работами, чаще при строительных, планировочных и горнодобывающих процессах.

Эрозия почв имеет серьезное негативное влияние не только на экономические параметры, но и на экологическую составляющую: снижение плодородия почв влечет за собой уничтожение развития растительности и последующих трофических уровней; сносимая почва заиливает водоемы, создает запыленность воздуха; усиливает поверхностный сток - это не что иное, как потерянная влага, которая не впиталась в почву и не будет использована растениями. С поверхностным стоком с полей выносятся удобрения и пестициды, что активно загрязняет природные воды.

Физическая деградация почв выражается прежде всего в ее активном переувлажнении, в разрушении макроструктуры. Возникает она при пастбищном скотоводстве и использовании при пахоте тяжелой техники, но еще более активна при строительных работах и не столько под самими будущими сооружениями, сколько под строительной инфраструктурой: дорогами, бытовками, складами материалов и конструкций и т. д. Процесс дегумификации почв - потери почвами гумуса за счет его некомпенсируемой минерализации, удаления гумусированного слоя или его части эрозионными процессами - известен весьма давно, но значимость его начала оцениваться лишь в последнее время. В целом дегумификация связана с изменением биогеохимического цикла углерода за счет уничтожения естественной растительности на пахотных землях, застраиваемых территориях или других отчуждаемых участках земли при их хозяйственном освоении. Обычно в течение первых лет после распашки запас гумуса в почве снижается на 25 - 50 % от исходного. Однако следует сказать, что в условиях научно обоснованной агротехники возможно даже увеличение плодородия почв, но количественно таких земель достаточно мало.

Специально проведенные исследования показали, что в почвах черноземной зоны России запасы гумуса за 100 лет уменьшились в среднем на 25-30 %. Ориентировочно потери гумуса на пашнях колеблются в пределах от 1,5 до 8 т/га в год.

Потеря гумуса обусловливает снижение водо- и воздухоемкости, ухудшение структуры почв, снижение запаса биогенов. Дегумификация почв, минерализация гумуса играют значительную роль в повышении концентрации диоксида углерода в атмосфере. Вероятная прибавка запасов диоксида углерода в атмосфере за счет дегумификации почв

составляет 1000 млрд. т, что является весьма существенным для формирования "парникового эффекта".

Потеря органического вещества происходит и при мелиорации торфяных почв и в ежегодном выражении это составляет 6 - 7 т/га с пашни и 36 т/га - с лугов и пастбищ.

Орошение почв является мощным фактором воздействия на природные экосистемы. При достаточно ясных положительных результатах возникает ряд негативных экологических последствий:

• вторичное засоление почв, приводящие к снижению продуктивности земель либо к полной ее потере (ежегодно в мире теряются сотни тысяч га за счет бездренажного орошения, фильтрационных потерь из каналов, повышенной минерализации поливной воды);
• осолонцевание (проявление солонцовых свойств) и солитизация почв;
• образование растущих соляных водоемов в местах сброса дренажно-коллекторных вод;
• резкое ухудшение качества речных вод в результате сброса в них дренажно-коллекторных вод;
• засоление и деградация ландшафтов в низовьях рек вследствие большого водозабора в верховьях;
• загрязнение поверхностных и подземных вод избытком солей, минеральных удобрений (в том числе нитратами), пестицидов, ядохимикатов;
• дефицит водоснабжения, особенно питьевого, на больших территориях;
• загрязнение токсикантами местообитаний дикой фауны, особенно перелетных водоплавающих птиц, ведущее к исчезновению видов;
• распространение болезней среди населения, как живущего непосредственно среди орошаемых территорий, так и в местах сброса дренажного стока;
• загрязнение нитратами сельскохозяйственной продукции вследствие усиленного применения азотных удобрений на орошаемых полях;
• необратимые гидрологические и гидрогеологические изменения, в частности исчерпание подземных водных ресурсов, местами сопровождающееся просадочными явлениями в грунтах;
• формирование неблагоприятных социально-экономических поел едстви и.

Даже при орошении доброкачественными водами деградирует структура черноземов, появляется слитность почвенной массы, выносится кальций, уменьшается количество гумуса и изменяется его состав, снижается воздухе - и водопроницаемость почв.

Промышленная эрозия почв в наибольшей степени проявляется в местах добычи полезных ископаемых и при строительстве. Добыча полезных ископаемых открытым способом, проходка строительных котлованов, траншей для коммуникаций, дорожное строительство

приводят не только к нарушению почвенного покрова, но и разрушают ландшафт в целом. При этом происходит перемещение, захоронение, уничтожение, загрязнение почв, нарушение гидрологического, гидрогеологического и гидрохимического режима, что влечет за собой изменение или разрушение биохимических циклов.

Главными источниками химического загрязнения почв служат: отходы сельскохозяйственного производства и переработки сельскохозяйственной продукции; отходы животноводства, особенно стойлового содержания животных; минеральные удобрения; отходы и продукты предприятий добычи и переработки нефти и газа; атмосферные выпадения в районах действия промышленных предприятий (особенно химических, металлургических, микробиологических) и добычи полезных ископаемых, а также выбросы тепловых электростанций (в том числе кислотные выпадения); выбросы автотранспорта; химические вещества; твердые бытовые отходы; сточные воды; детергенты и химические удобрения.

По данным А.Н. Тетиора (1992), до 4-5 тыс. т ртути попадает в почву с пестицидами и промышленными отходами. Из каждой тонны добытого свинца примерно 25 кг попадает в почву. Вблизи автодорог на расстоянии до 200 м содержание свинца в 30 раз превышает ПДК. На перекрестках улиц содержание свинца в 300 раз больше фонового.

Промышленные предприятия за счет нахождения своих отходов в хвостохранилищах, шламохранилищах и накопителях жидких технологических стоков "поставляют" в почву цианиды, арсениды, фенолы, бензолы.

Аккумуляции поступающих в почву химических загрязнителей способствуют особенности гранулометрического состава почв, высокое содержание гумуса и карбонатов, нейтральность по рН, высокие емкости катионного обмена, склонность к хемосорбции ионов.

Выделяют две группы техногенных загрязнителей почв:

• педохимически активные техногенные вещества, способные влиять на кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия в почвах. К ним относятся минеральные кислоты, щелочи, карбонаты, сероводород, метан;
• биохимически активные техногенные вещества, действующие непосредственно на живые организмы; токсические микроэлементы, пестициды и др.

Воздействие последних зависит от их доступности растениям и подвижности в почвах. Значительный вред почвам наносят кислотные осадки (выпадения), нерациональные поливы и сточные воды.

Одной из форм химического загрязнения почв является аккумуляция в них тяжелых металлов, поступающих с промышленными и транспортными выбросами. Набор этих элементов весьма велик: наиболее же распространенными являются ртуть, свинец, кадмий, медь, никель и др. Металлы - токсиканты, поступая в почву, вступают в

Рис. 69. Структура применения отдельных типов минеральных удобрений
на 1 га пашни в некоторых странах (%):
1 - азотные; 2 - фосфорные; 3 - калийные; в центре - общее количество

различные химические реакции, сорбируются органическим веществом, глинистыми минералами. Из почвы они поступают в грунтовые воды, поглощаются растениями и начинают движение по трофическим цепям со всеми вытекающими из этого последствиями.

При добыче нефти и газа помимо механического нарушения почв последние загрязняются сырой нефтью, пластовыми водами, поступающими из скважин. В качестве загрязнителей выступают также применяемые в нефтедобыче буровые растворы и химические реагенты. При разработке газовых месторождений газовые потоки меняют состав почвенного воздуха и стимулируют эмиссию газообразных углеводородов в атмосферу. Весьма распространенным является нефтехимическое загрязнение почв на автозаправочных станциях, базах горюче-смазочных материалов, при транспортировке и особенно авариях с разливом нефтепродуктов. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами ухудшает их физические свойства, ингибирует биологическую активность, обусловливает накопление в почве токсичных, в том числе канцерогенных, соединений.

В загрязнении почв и природных вод существенную роль играют минеральные удобрения. На полях при существующих агротехнологиях теряется от 30 до 50 % вносимых минеральных удобрений. Выносимые с внутрипочвенными водами и поверхностным стоком нитраты загрязняют водные соединения азота, способствуют развитию "парникового эффекта" и создают угрозу озоновому экрану. Снос с полей фосфорных удобрений являются главной причиной загрязнения водоемов фосфатами, вызывая эвтрофикацию озер, рек, водохранилищ (рис. 69, 70).

Среди загрязнителей, которые воздействуют на почвы и образуются

Рис. 70. Негативные последствия недостаточного или избыточного внесения азотных
удобрений в почвы (по В. Шуману, 1988)

при строительных процессах, в первую очередь следует выделить сыпучие строительные материалы. Эти материалы, будучи складированными в открытом виде на стройплощадках, на пунктах перегрузки и при транспортировке подвергаются ветровому выдуванию и разносу, а также действию атмосферных осадков. Под влиянием этих транспортирующих факторов они перемещаются на поверхность почвы и в зависимости от своего состава могут оказать значительное отрицательное влияние на структуру, состав и свойства почв. Самое негативное воздействие имеют строительные вяжущие вещества: цемент, известь, строительный гипс, крошка асбеста и др. Но самое значительное количество выбросов цементной и другой "строительный" пыли образуется при производстве цемента, достаточно упомянуть такие города, как Новороссийск, Вольск и др. В определенной степени к числу загрязнителей почв можно отнести и строительный мусор, который в существенных объемах образуется при строительных работах и обычно просто разбрасывается по ближайшей территории, либо в лучшем случае закапывается вблизи стройплощадки. Еще большее количество строительных отходов образуется при разборке старых строений, ремонте и реконструкции зданий и сооружений. До последнего времени должного внимания загрязнению почв строительными отходами не уделялось. Особое внимание следует обратить на загрязнение почв

вынутым из котлованов грунтом при его временном складировании близ стройплощадки или при перемещении в другие полезные насыпи. Как правило, специального контроля за экологическим состоянием грунтов при их укладке в насыпи не производится, что при использовании загрязненных фунтов может привести к образованию новых зон экологического загрязнения.

Одним из самых серьезных загрязнителей почв в последнее время являются отходы производства и потребления. Их колоссальные объемы, которые только на весьма малую часть утилизируется, да и во многом не полностью, скапливаются как на организованных полигонах хранения, так и на "полуночных" свалках. Твердые бытовые отходы, не говоря уже о токсичных, да и нетоксичных промышленных отходах, подвергаются выдуванию, промачиванию атмосферными осадками на пунктах первичного сбора, сортировки, при транспортировке и захоронении. Образовавшиеся загрязненные фильтраты в первую очередь попадают на почвенный покров и далее с водой в растения и следующие трофические уровни. При мусоросжигании, к сожалению, в рамках действующих технологий выбрасывается в атмосферу ряд химических соединений, из которых, такие, как диоксины, весьма опасны. Эти выбросы выпадают на почвы вместе с атмосферными осадками со всеми вытекающими последствиями.

При рассмотрении негативных воздействий на почвы и их загрязнение нельзя обойти вниманием факт интенсивного засоления почв в рамках городских территорий при решении проблем снегоудаления с транспортных и пешеходных магистралей. Естественно, эта проблема касается только крупных городов, расположенных в географо-климатических зонах, где достаточно велики снежные осадки и существенен период времени года с отрицательными температурами. Применение различных хлорсодержащих реагентов "a prioiri" имеет отрицательный экологический эффект, который прежде всего сказывается на почвах, так как загрязненный снег (и не только солями, а даже песком и дресвой) при уборке с улиц и дорог попадает на их обочины, где при снеготаянии в концентрированном виде разрушает структуру почв, дегумифицирует их, а образовавшиеся соединения с почвенной влагой впитываются растениями и попадают в трофические цепи. Надо отметить, что прежде всего страдает травянистая растительность и во многих городах травы под деревьями нет даже в парках, если, конечно, она ежегодно не подсеивается и не культивируется специально.

Подводя итог далеко неполного рассмотрения нарушения экологических функций почвы, следует еще раз подчеркнуть следующие обстоятельства. Почва является одним из наиболее консервативных компонентов биосферы. Под влиянием внешних воздействий она изменяется медленнее других частей биосферы и эти изменения не всегда могут быть легко замечены. Однако и восстановление почв идет столь же медленно, поэтому многие последствия их негативных

изменений могут быть ликвидированы лишь за десятки, сотни и тысячи лет, а некоторые из них вообще являются необратимыми. Это определяет одну из главенствующих ролей почвы в формировании экологической ситуации на Земле в целом и в отдельных ее частях и необходимость учета всех, весьма далеко идущих последствий нарушения экологических функций почвы. Это имеет и одну важную отчасти утилитарную деталь: для выживания растущего человечества и обеспечения его пищей немаловажным является не снижение плодородия почвы или обеднение почвенных ресурсов биосферы, а наоборот, создание условий для наращивания этих ресурсов, что принципиально возможно даже при имеющихся научно-технических достижениях (Владыченский А.С., 1997).

Некоторые экологические проблемы сельского хозяйства. В значительной степени экологические проблемы, характерные для почв, имеют отношение к агроэкологии. Эта отрасль знаний изучает экологическое состояние окружающей среды при воздействии сельскохозяйственного производства, законы, правила и принципы земледелия и агропочвоведения с экологических позиций.

Практическая значимость решения агроэкологических проблем заключается прежде всего в повышении биопродуктивности агрофитоценозов и сохранения при этом устойчивости природных и антропогенных экосистем.

Сущность экологических противоречий в сельскохозяйственном производстве состоит в следующем:

• массовое вовлечение в активный сельскохозяйственный оборот земель в сухостепной и полупустынно зонах привело к развитию загрязнений, снижению влажности ("обсыханию почв"), дегумификации, антропогенной аридизации;
• расширение посевов зерновых в связи с большой долей пара (времени без посевов) привело к усилению нагрузки на пастбищах и последующей их деградации на значительных площадях;
• искусственное смещение границы рискованного земледелия в южном направлении резко ухудшило условия для местного животноводства, усилило контрастность почвенных условий;
• нерациональная по масштабам распашка солонцовых, засоленных, различных литогенных и других неблагоприятных для земледелия почв привела их к часто необратимым изменениям;
• экстенсивное орошение и осушение в "погоне за освоением" площадей способствовало их заболачиванию, осолонцеванию;
• создание крупных животноводческих комплексов усугубило проблему утилизации отходов животноводства; в ряде случае навоз из отличного удобрения превратился в источник активного загрязнения;

• при усилении интенсификации производства в большей степени стали проявляться негативные последствия отсутствия полноценной научной базы по расчету равновесия в системе "почва - растение - среда", по моделированию процессов и прогнозу эволюции почв при их сельскохозяйственном использовании.

В значительной степени экологические издержки экстенсивного земледелия связаны с несовершенством структуры посевных площадей, нерациональным размещением возделываемых культур, шаблонной организацией территории и севооборотов, технической отсталостью, нарушающим воздействием на почвы тяжелой техники, неграмотным применением удобрений и так называемых мелиорантов ("улучшителей свойств почв").

Существует разработанный и достаточно научно обоснованный подход к экологическому нормированию сельскохозяйственных угодий, который выделяет аналогичные природным их градации:

• относительное экологическое благополучие, когда состояние компонентов системы обеспечивает традиционные формы хозяйствования без ущерба для природы и здоровья человека;
• экологический риск способствует такому нарушению экологического равновесия, когда наблюдается достоверное изменение свойств комплексов агрофитоценозов, приводящее к негативным для природы и человека последствиям;
• экологический кризис соответствует такому нарушению экологического равновесия, когда изменение свойств агроценоза представляет вред для ведения хозяйства и здоровья;
• экологическое бедствие характеризует негативные изменения, приводящие к тяжелым последствиям, для устранения которых требуется сложная специально разработанная система мероприятий;
• экологическая катастрофа характеризует негативные изменения, приводящие к невозможности ведения хозяйства и проживания людей.

К числу наиболее научно проработанных направлений по "экологическому использованию" сельскохозяйственных угодий относится мелиорация. Под мелиорацией в рассматриваемом аспекте понимается проектируемое изменение естественных и изначальных функций ландшафтов для оптимизации условий жизни населения в регионе, рационального использования его ресурсов. Надо отметить, что в целом это наиболее технически разработанное и научно обоснованное интенсивное средство управления функционированием агроландшафтов, увеличения их природно-ресурсного потенциала, повышения надежности, устойчивости, эстетичности.

В настоящее время "потребительского давления" населения Земли в 6 млрд. человек, индустриальное потребление природных ресурсов (воздуха, воды, почвы, ископаемого топлива, других полезных ископаемых и т. п.) становится критическим по отношению к способности саморегуляции природы. В случае превышения "потребительским давлением" этой нормы должно начаться прогрессирующее разрушение природных экосистем и всей биосферы в целом. Определенное

значение в данном аспекте имеют рассмотренные выше проблемы деградации почв, а также деградация ландшафтов.

При сельскохозяйственном освоении территорий возникают нижеследующие тенденции к деградации ландшафтов:

• упрощение пространственной структуры, разрушение геохимических барьеров, нарушение природных циклов химических элементов, высвобождение или накопление токсичных веществ;
• разрушение функциональных связей в ландшафте, проявляющееся в перераспределении жидкого и увеличении твердого стока, соответственно уменьшение самоочищающей способности ландшафта, увеличение активности денудационных процессов;
• появление новых антропогенных элементов (в том числе неуправляемых).

Большинство агроэкологических проблем имеет интернациональный характер. В частности, это обусловлено миграцией удобрений, мелиорантов, тяжелых металлов, ядохимикатов как по рекам, так и при транспортировке сельскохозяйственной продукции, а также выделением в воздушную среду из сельскохозяйственных угодий диоксида углерода "недоокисленных" соединений азота, сероводорода, аммиака, метана, ацетилена и др.

В целом можно говорить об экологической ответственности сельскохозяйственного производства, причем в глобальном масштабе. Н.Ф. Реймерс (1987) отмечает, что интегральными результатами деятельности человечества, передаваемыми из одного поколения к другому, являются демографический, культурный и научно-технический потенциал, бытовое обеспечение, состояние среды существования. Ухудшение любого из этих результатов по сравнению с его состоянием при получении от предшествующего поколения означает ухудшение условий существования человечества, а при долговременной тенденции к его ликвидации.

Сельскохозяйственное использование изменяет биопродуктивность системы, а следовательно, и накопление в ней энергии. Процессы деградации почв и ландшафтов чаще соответствуют увеличению энтропии или мере беспорядка системы, а также уменьшению ее долговечности. Развитие почв определяется трансформацией и миграцией не только вещества, но также энергии и информации. Необходимым условием является ограничение максимальной продуктивности агро-ценозов в связи с техногенной нагрузкой, токсичными по составу и величине потоками вещества и энергии, предельный допустимый уровень которых обусловлен "буферными" свойствами почв и ландшафтов. Вследствие этого нельзя создавать почву с высоким фоном элементов питания, но загрязняющую грунтовые воды, воздух, сельскохозяйственную продукцию. Избыток каких-либо элементов в почве, уменьшение степени разнообразия экологических ниш приводит и к

уменьшению степени самоорганизации системы, что в дальнейшем требует и гораздо большей энергии для ее оптимизации.

В агрофитоценозах, в отличие от природных естественных сообществ, нарушаются взаимосвязи, они испытывают постоянную антропогенную нагрузку. Для их регулирования существуют определенные "земледельческие" закономерности, например, такие, как незаменимость и равнозначность факторов жизни растений, закон оптимального развития и комплексного воздействия оптимального состояния факторов; закон лимитирующих факторов; закон необходимости возврата в почву питательных веществ; закон соответствия растительного сообщества своему местообитанию и необходимости соблюдения правильного чередования сельскохозяйственных культур во времени и пространстве.

Чем разнообразнее видовой состав фитоценоза, тем он более жизнеспособен и связан со средой обитания и в том числе с почвой.

"У края Земли" - именно так назвал свою картину средневековый художник, изобразив на ней монаха, который подошел к краю Земли и, стоя на четвереньках, осторожно заглядывает за звездный занавес. Человечество в целом подошло на опасно близкое расстояние к "краю Земли".

Многие тысячелетия человек был мал, а Земля - безмерно велика. Человек осваивал пространства, покорял природу. Нередко результат этих покорений был трагическим. Там, где производственные комплексы создавались без учета границ устойчивости природных систем, наступала экологическая катастрофа.

Казалось бы, эти уроки истории не имеют прямого отношения к современности. Стремительный технический прогресс последних десятилетий открывал все новые и новые возможности использования природных ресурсов. На каком-то отрезке времени возникло даже представление, что человек начинает побеждать ограниченность внешней среды, становясь творцом условий своего развития. Но неожиданно на вершине величайшей научно-технической революции выявились жесткие границы экстенсивного развития - требование выстраивать производство, не затрагивая исходных условий сохранения жизни на Земле. Осознание этого положения имеет мировоззренческое значение.

Проблема взаимодействия общества с природной средой в последние десятилетия превратилась в одну из основных, строящих перед человечеством. Высокие темпы научно-технического прогресса и экономического развития мирового хозяйства, рост урбанизации сопровождаются усилением воздействия на биосферу. Поэтому ее современная стадия развития существенно отличается от хода естественных природных процессов, сложившихся до возникновения на Земле человеческого общества. Это проявляется прежде всего в резком ускорении и интенсификации кругооборота вещества и энергии, вовлекаемых в сферу жизнедеятельности человека.

Акад.В.И. Вернадский назвал это новое состояние биосферы, преобразованной разумной деятельностью человека, ноосферой, т.е. сферой разума. Он отмечает, что ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более широкие творческие возможности. Природа во взаимоотношении с человеческой деятельностью выполняет две функции - ресурсную (поставляет для деятельности людей исходную вещественно-энергетическую базу - эту функцию называют пассивной) и ассимиляционную (усваивает, перерабатывает продукты и последствия человеческой деятельности, в первую очередь производственной - эту функцию называют активной). Современное техногенное давление столь колоссально, что все полнее и полнее выявляется ограниченность возможностей биосферы воспринимать без серьезных негативных последствий всякого рода отходы современной цивилизации наших дней.

В настоящее время существуют различные точки зрения относительно перспектив взаимодействия человечества и биосферы. Так, например, американские ученые Д. Медоуз и Дж. Форрестер, рассчитав на ЭВМ различные варианты будущего развития общества, пришли к пессимистическому выводу: если человечество и далее будет в своем развитии следовать тем тенденциям, которые наметились в последние десятилетия, то к 2030 г. оно неминуемо окажется на краю гибели из-за катастрофического загрязнения окружающей среды и истощения природных ресурсов. Хотя эти выводы были подвергнуты позднее аргументированной критике, тревога специалистов за судьбы биосферы и общества представляется вполне обоснованной.

Условия оптимизации параметров системы "общество - природа" вызывают необходимость пересмотра характера производственной деятельности человека, поскольку до недавнего времени она была направлена в основном на создание материальных благ, а компенсация отрицательных последствий для природы осуществлялась самой природой и поэтому не являлась объектом анализа при рассмотрении проблем общественного развития. В настоящее время все большее значение будет приобретать та сторона производственной деятельности, которая направлена на предотвращение и ликвидацию негативного воздействия человеческого общества на окружающую среду.

Единство литосферы и атмосферы с населяющими или населявшими их типовыми организмами в динамике его естественного развития определяется как биосфера или природная среда. Часть природной среды, претерпевшая антропогенное, т.е. обусловленное хозяйственной деятельностью, воздействие или подверженная ему, представляет собой окружающую среду. На рис.2.1 представлено распределение зон биосферы в зависимости от степени антропогенного воздействия. В качестве границ зон принимаются значения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ. Если в результате антропогенного воздействия концентрация загрязняющих веществ в определенном районе ниже ПДК, то такой район относится к зоне природной среды, при равенстве ей - к зоне экстремального состояния. Как видно из рис.2.1, в зону окружающей среды не входит часть зоны жизнедеятельности человека, где воздействие на природную среду значительно ниже допустимых значений.

Масштабы антропогенного воздействия на биосферу поистине глобальны.

Приведем несколько примеров.

1. В атмосфере находится около 20 млн т взвешенных частиц (аэрозолей). Из-за неравномерности распределения океанов и материков, а также различного уровня развития стран на северное полушарие приходится около 93 % всех выбросов в земную атмосферу. Около 90 % этих выбросов приходится на 8-10 % поверхности материков (часть Европы, Северной Америки и Японии).

За последние десять лет в атмосферу Земли поступило 74 тыс. т кадмия, около 600 тыс. т меди, почти 4,5 млн т свинца, чуть больше - никеля и более 3 млн т цинка. Современное производство ежегодно высвобождает (за счет сжигания топлива) 142 1018 Дж тепловой энергии, которая рассеивается в окружающем пространстве, меняя температурный режим среды и динамику происходящих в нем процессов.

Уже сейчас в районах с развитой промышленностью наблюдаются, по данным В.А. Ковды, существенные изменения элементов климата по сравнению с естественными условиями (табл.2.1).

В 1988г. был опубликован доклад ООН о воздействии парникового эффекта на условия жизни на Земле, в котором отмечается, что в результате усиления парникового эффекта, т.е. нагрева внутренних слоев атмосферы, вызванного уменьшением притока тепла в высокие атмосферные слои из-за повышенного накопления в тропосфере углекислого газа, метана, хлорфторидов и других веществ, температура земной атмосферы будет за 10 лет повышаться на 0,2 - 0,5°С, что приведет к глобальному потеплению климата на Земле и, как следствие, к повышению уровня Мирового океана, затоплению береговых зон и серьезному подрыву экономики многих стран.

В числе причин образования над Антарктидой "дыры" в озонном слое выделяется накопление в атмосфере определенных химических веществ. Негативные последствия разрушения озонного слоя, защищающего планету от радиационного воздействия, вряд ли можно переоценить.

2. По данным Международного союза охраны природы и природных ресурсов в результате эрозии почвы, использования земель в промышленности, энергетике, градостроительстве, на транспорте земная суша деградирует со скоростью 44 га в минуту. При этом каждую минуту с поверхности земли исчезает 20 га лесов, главным образом, тропических, являющихся основным поставщиком кислорода в атмосферу.

В.А. Ковда приводит следующие данные о содержании биогеохимических (естественных) и технохимических (возникающих в результате хозяйственной деятельности) агентов в биосфере (табл.2.2).

	Значение агента
Биогеохимические
Биомасса суши, т
Фотосинтез на суше, т/год
Оборот зольных ограногенов на суше, т/год
Растворенные в воде вещества, т/год
Взвешенные в воде вещества, т/год
Технохимические
Минеральные удобрения, т/год
Пыль индустриальная, т/год
Мусор, отходы, отбросы, т/год
Выемка рудных пород, т/год
Индустриальные и городские сбросы воды, м3/год
Аэрозоли и газовые выбросы, м3/год

Как видно из приведенной таблицы, порядок величин биогеохимических и технохимических агентов в биосфере очень близок.

По мнению чл. -корр. РАН Ю.А. Израэля, изменения окружающей природной среды под влиянием антропогенных воздействий могут носить как позитивный, так и негативный характер. С одной стороны, такие воздействия способствуют повышению биологической продуктивности и увеличивают энергетический обмен в экологических системах, а с другой - ведут к истощению невозобновляемых ресурсов, к уменьшению способности природы к воспроизводству возобновляемых ресурсов, к загрязнению природной среды.

Можно считать установленным, что отрицательные стороны антропогенного воздействия на биосферу обусловлены существенными различиями кругооборота вещества и энергии в техногенных (искусственных) системах по сравнению с природными. Как было показано выше, для природных систем характерен более замкнутый кругооборот по сравнению с техногенными системами, в которых утилизируется лишь незначительная часть природных ресурсов. Большая же часть этих ресурсов с ухудшившимися составом и свойствами возвращается обратно в биосферу. Экологическое несовершенство техногенных систем и заключается в крайне низком коэффициенте использования природных ресурсов Ки.п.р. По различным оценкам величина КИ.П.Р колеблется в пределах 0,02 - 0,1. Таким образом, в результате проявления различных форм человеческой деятельности биосфера превращается, по образному выражению акад. АН СССР С.С. Шварца, в биотехносферу, в новую сложную систему, которая развивается по своим особым сложным законам. Они нам пока неизвестны, и их предстоит изучить.

Проблема познания и соблюдения законов биотехносферы возникла потому, что, во-первых, деятельность людей по своим масштабам стала вполне соответствовать глобальным процессам в биосфере, а во-вторых, появились серьезные (и вполне обоснованные) опасения за то, сможет ли биосфера (или ее отдельные элементы и участки) проявить в создавшихся условиях способность к саморегулированию природных процессов и восстановлению естественного состояния. Интегрирование этих законов ведет к разрушению природной среды - основы существования человеческого общества.

В последние годы в ряде стран для оценки состояния биотехносферы предложен комплексный показатель Е, который представляет собой сумму частных показателей, характеризующих состояние отдельных элементов окружающей среды Si . При этом каждый частный показатель умножается на коэффициент К отражающий относительную значимость (вес) состояния данного элемента окружающей среды в общем состоянии биотехносферы.

Разработанный в США комплексный показатель качества окружающей среды учитывает состояние воздушного и водного бассейнов, почвы, леса, дикой природы, минеральных ресурсов и так называемый ареал проживания (т.е. плотность населения в данном районе и тип населенного пункта). Состояние каждого элемента окружающей среды , оценивается по стабильной шкале. Оценка "0" соответствует катастрофическому, а оценка "100" - идеальному состоянию данного элемента биосферы. Коэффициент относительной значимости и величина , определяются экспериментальным путем.

В табл.2.3 приведены результаты расчета обобщенного показателя Е из частных показателей, оценивающих состояние воздушного бассейна, водных ресурсов и качество земель, а также дополнительного показателя, характеризующего загрязнение окружающей среды пестицидами, продуктами радиации и др., причем каждый частный показатель является суммой параметров, оценивающих различные стороны состояния данного элемента окружающей среды. Так, показатель качества воздушного бассейна находится на основе оценки его состояния в городах, пригородах и индустриальных районах, размещенных в сельской местности. Состояние водных ресурсов определяется на основе учета объемов промышленных и бытовых сточных вод, поступающих в поверхностные источники, и критериев, оценивающих последствия загрязнения: индикатора мутности, жесткости воды, содержания различных примесей и др.

Показатель качества земель определяется с помощью шести параметров (степени эродированности земель, масштаба техногенного воздействия на земли и др.).

В Канаде комплексный показатель качества окружающей среды вычисляется по формуле, сходной по своей структуре с выражением (1.1), но с другими коэффициентами относительной значимости:

S1, S2, S3, - соответственно показатель качества воздушного бассейна, водных ресурсов и земель; S4 - дополнительный показатель, учитывающий влияние прочих факторов на состояние окружающей среды.

Данные комплексные показатели являются крайне упрощенными, однако их можно рассматривать как определимый этап в создании системы количественных оценок биотехносферы.

Таблица 2.3

Результаты расчета показателя состояния окружающей среды

Элементы окружающей среды	Состояние элемента	Коэффициент относительной значимости
Ареал проживания
Дикая природа
Минеральные ресурсы
Водный бассейн
Воздушный бассейн
Итоговое значение комплексного показателя