Экология: Ресурсы, потребляемые человечеством

Достижения «зеленой революции» оказались временными, так как поддерживать опережающий рост производства продовольствия становится все труднее. Это обостряет продовольственную проблему во многих регионах Земли.

Несмотря на большую потребность в расширении посевных площадей освоение новых земель в отдельных регионах мира уже практически не приводит к увеличению мировой пашни.

Основные причины потерь части земельных ресурсов с/ х являются:

а) эрозия почвы - смыв или сдувание поверхностного плодородного слоя почвы водой и ветром;

б) потеря гумуса и снижение плодородия вследствие неправильной агротехники, в основном из-за отсутствия севооборотов и недостаточного возвращения в почву питательных веществ;

в) подтопление и вторичное засоление почвы, вызываемое бездренажным орошением и неконтролируемой подачей воды;

г) машинная деградация почвы (переуплотнение, нарушение структуры пахотного слоя, смешивание его с подстилающей породой;

д) химическое и радиационное загрязнение почвы.

Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является «техногенное опустынивание», вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Большая площадь современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70% засушливых земель планеты - территория, которая по площади в три раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире сейчас достигла 7-10 млн. га в год. Кроме этого ежегодно еще 20 млн. га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Примерно такова же и скорость сокращения площади лесов. Практически весь земельный фонд мира подвержен той или иной степени деградации.

За всю историю человечества было потеряно больше земель, чем теперь обрабатывается. Общая антропогенная потеря почв в мире около 90 млрд. тонн в год. Это в 4 раза больше, чем естественный снос континентальными водотоками, реками. Интенсивной эрозии в мире подвержено более 20% площади обрабатываемых земель. За последние 40 лет их мировой фонд сократился на 250 млн. га. Сейчас этот процесс идет в среднем со скоростью 7,5 млн. га в год.

5.      Потребление энергетических ресурсов.

Невозобновимые энергоресурсы. Преобладающая масса содержится в рассеянных месторождениях горючих сланцев, где концентрация углеводородов ниже 3%. Реальные эксплуатационные запасы в 2-3 раза меньше разведанных.

Доступные запасы нефти и газа примерно на два порядка превышают их современное годовое извлечение, запасы угля - на три порядка. Другими словами, сравнивая цифры, относящиеся к оценке разведанных запасов наиболее доступных видов топлива, с цифрами их современного потребления, можно назвать максимальное время, на которое этих запасов может хватить. Для подвижной нефти - это 65 лет, для газа - 44 года, для угля - 320 лет. Однако решающее влияние на объем добычи топлива оказывает пока еще не конечность запасов, а растущий спрос и политика цен.

Месторождения ископаемых топлив расположены неравномерно. По 1 /З потенциальных мировых запасов угля и газа и более 20% нефти находятся в России. Почти 35% нефти и около 17% газа сосредоточено на Среднем Востоке. Большими потенциалами угля, газа и нефти богата Северная Америка. Эти три региона располагают почти 70% разведанных мировых запасов ископаемого топлива.

Кроме ископаемого топлива в странах Азии, Африки и Южной Америки продолжается использование довольно большого количества растительного топлива, в основном древесины. Суммарное количество энергии, получаемое за счет ископаемых и современных биогенных энергоресурсов, составляет около 12,6 млрд т условного топлива в год.

На втором месте по значению в энергоресурсах техносферы стоит ядерное топливо, главным источником которого является ископаемый уран. По данным Мировой энергетической конференции, общие рудные запасы урана составляют 20,4 млн. т, в том числе разведанные - 3,3 млн т.

При расходовании 1 кг урана в активной зоне реактора выделяется в зависимости от физических условий до 65 ТДж теплоты. Это соответствует сжиганию 2300 т угля. Если в качестве перспективного ресурса принять разведанные запасы, то общее количество энергии, которое можно получить в реакторах на тепловых нейтронах, составит около 1000 ЭДж. Для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, использующих реакцию деления U-238 и нарабатывающих плутоний, этот потенциал может возрасти до 140000 ЭДж и в 2,5 раза превысит сумму разведанных запасов органических топлив. К сожалению, часть этого ресурса уже переведена в оружейный плутоний и вместе с массами отработанных радионуклидов превратилась в потенциал колоссального экологического риска. Общее потребление урана всеми странами за 50 лет приблизилось к 1,5 млн т. Для этого понадобилось переработать не менее 10 млрд т горной массы.

В настоящее время в мире работает более 400 реакторов АЭС с суммарной тепловой мощностью около 1200 ГВт. Они потребляют за год около 60 тыс. т урана и вносят 10-процентный вклад в общее техногенное выделение теплоты.

Возобновимые энергоресурсы. Хотя использование невозобновимых энергоресурсов ископаемых топлив создает самые серьезные экономические и экологические проблемы, человек намного меньше использует возобновимые энергоресурсы. Не потому, что они меньше (они намного больше), а потому, что их колоссальная энергия непостоянна.

Геофизические ресурсы энергии очень велики. Только близкие к поверхности суши и океана перемещения воздушных и водных масс имеют мощность порядка 25 ПВт, что в 2000 раз больше топливной мощности техносферы. Принципиальное отличие этих ресурсов от топливных заключается в том, что их использование само по себе не сопровождается загрязнением среды и не может повлиять на суммарный тепловой баланс планеты. Однако это совсем не означает их экологической нейтральности: эти ресурсы не могут быть ощутимо затронуты без того, чтобы не наступили трудно предсказуемые изменения климата и географической среды.

Гидроэнергия стоит на первом месте среди возобновимых ресурсов техносферы. Теоретический потенциал материкового стока близок к 6 ТВт (190 ЭДж/год). Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2,9 ТВт. Фактически в настоящее время для выработки электроэнергии используется менее 1/4 этого потенциала. В мире работают десятки тысяч ГЭС с общей электрической мощностью 660 ГВт.

Геотермальная энергия Земли, обусловленная гравитационной динамикой и радиоактивным распадом в недрах, в целом оценивается мощностью около 32 ТВт. Если бы ее выход к поверхности земли был равномерным (т.е. составлял 0,063 Вт/м2), то она была бы непригодна для использования. Однако значительные ее выходы локализованы в районах вулканической активности, где концентрация подземного тепла во много раз больше. По результатам обследования таких районов, геотермальные ресурсы мира, в принципе доступные для использования, оценены в 140 ГВт. Общая установленная мощность ГеоТЭС в мире не превышает 1,5 ГВт.

Солнечная энергия по сравнению с другими видами энергии обладает исключительными свойствами: практически неисчерпаема, экологически чиста, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, которые может использовать человечество. Потенциал эксплуатационного ресурса солнечной энергии оценивается по мощности от 100 до 500 ТВт. Из-за малой плотности этой энергии техносфера потребляет ничтожную ее часть. Некоторое количество используется в пассивной форме - для создания благоприятного теплового режима в системах закрытого грунта. Эта форма использования, а также совершенствование технических средств теплового аккумулирования солнечной энергии и тепловых насосов имеет очень большую перспективу. Однако гелиоэнергетиков больше интересуют способы концентрирования солнечной энергии и ее прямое преобразование в электроэнергию Технический потенциал использования солнечной энергии оценивается в 500 ГВт. Общая мощность систем прямого преобразования солнечной энергии в настоящее время достигала 4 ГВт, в том числе наземных фотоэлектрических преобразователей - 100 МВт.

Относительный вклад различных энергоносителей в общее использование энергии характеризуется такими средними величинами: уголь - 27%, нефть - 34%, газ - 17%, гидроэнергия - 6%, ядерная энергия - 8,5%, прочие источники - 7,5%.

Электроэнергетика занимает в настоящее время более 25% энергобаланса техносферы.: 3520 ГВт идут на выработку электроэнергии и попутного тепла.

Остальная суммарная мощность сжигания топлив в различных процессах превышает 9,2 ТВт. Почти половина этой мощности обеспечивается нефтью и нефтепродуктами, на втором месте уголь (24%), затем следует газ (18%) и некоммерческое растительное топливо (10%). Суммарный КПД энергетики техносферы равен 30%.

6.      Биоресурсы.

Эксплуатация биоресурсов Земли не ограничивается сельским хозяйством. За его рамками оказывается масштабное изъятие человеком значительной части ресурсов, контролируемых биосферой: вырубка лесов, сбор их продукции, промысел рыбы, морепродуктов, зверей и птиц, нарушение и уничтожение природных биоценозов, уменьшение биологического разнообразия.

Суммарное потребление древесины в мире (по данным вывозки деловой древесины) в настоящее время составляет около 3 млрд м3 в год. Это соответствует изъятию приблизительно 7% годовой биопродукции всех лесов. Больше половины этого количества приходится на тропические леса Азии, Африки и Латинской Америки. По оценке ФАО, глобальное сокращение лесов в 18 раз опережает их восстановление. Сохранение этой тенденции представляет очень серьезную экологическую угрозу. Во-первых, сокращается биомасса и продукционный потенциал биосферы, а, следовательно, и глобальный ресурс фотосинтеза. В свою очередь это ведет к ослаблению газовой функции биосферы и ее способности строго регулировать ассимиляцию солнечной энергии и состав атмосферы.

Во-вторых, уменьшается вклад транспирации в круговорот влаги на суше, что ведет к изменению режима осадков и может ускорить аридизацию больших пространств. В зоне тропических лесов влагооборот почти полностью зарегулирован растительностью, и ее уничтожение в условиях интенсивной солнечной радиации резко изменяет климатические условия. Вырубка лесов в горных районах и на водоразделах приводит к учащению наводнений, селей и засух на прилегающих территориях. Ослабление средорегулирующей функции лесов усиливает влияние случайных слагаемых климата, делает его менее устойчивым.

В-третьих, наступают негативные биологические последствия, так как леса служат источником и экологическим резервуаром большинства биоценозов Земли. Вместе с лесом исчезают биотопы многих видов, уменьшается биологическое разнообразие. Влажные тропические леса покрывают сейчас всего 7% поверхности суши, но на них приходится более 2/3 всех видов животных и растений, многие из которых еще не изучены и могут представлять собой чрезвычайно ценный биологический материал. Если вырубка лесов в Юго-восточной Азии, в бассейнах Амазонки и Конго будет продолжаться такими темпами, как сейчас, то в ближайшие десятилетия будет утрачена существенная часть генофонда планеты.

По сравнению с продукцией животноводства использование дикой наземной фауны в настоящее время незначительно и играет определенную хозяйственную роль лишь для небольшой части населения. Тем более, что человек очень сильно сократил размеры природных популяций многих зверей и птиц. Масштабы хозяйственно необходимой промысловой охоты сейчас уже уступают охоте спортивной, добыче охотничьих трофеев и спекуляции экзотическими животными - одной из форм изуверских развлечений и преступного бизнеса.

Зато большое хозяйственное значение сохраняется за водными биоресурсами. В настоящее время в мире вылавливается ежегодно более 100 млн т рыбы и еще около 10 млн т других морепродуктов (китов, тюленей, ракообразных, моллюсков, водорослей). В сумме это составляет небольшую часть общей биопродукции океана, но очень существенную часть ежегодной продукции указанных групп организмов. По данным ФАО, в процессе вылова ущерб наносится более чем 70% мировых эксплуатационных запасов промысловых рыб.

Одно из наиболее серьезных проявлений давления техносферы на биосферу - обеднение природных экосистем, уменьшение биологического разнообразия. Выше уже говорилось об этом. Здесь следует подчеркнуть, что биоразнообразие является не только условием существования биосферы, но и может рассматриваться как важный ресурс техносферы. Генетическое разнообразие многих видов растений, животных, микроорганизмов используется в сельском хозяйстве, медицине, биологической промышленности и д|зет немалый экономический эффект.

Однако из нескольких миллионов биологических видов в поле зрения людей, занятых изучением или хозяйственным использованием организмов, попадает едва лишь сотая часть. В то же время из-за деградации природной среды, загрязнения, разрушения биоценозов биосфера ежегодно теряет 10-15 тысяч биологических видов, преимущественно низших форм.

Особенно невосполнима утрата редких эндемических видов растений, насекомых, рыб и других животных, как это происходит в районах со своеобразной флорой и фауной. Причины те же: хозяйственное освоение, перепромысел, вырубка лесов, загрязнение. За последние 40 лет из-за полного исчезновения или резкого снижения численности популяций был прекращен промысел 18 ценных видов рыб. По этим же причинам международными соглашениями резко ограничен промысел китов и некоторых ластоногих. За всю историю охоты на животных человеком полностью уничтожены десятки видов крупных млекопитающих и птиц. В их числе мамонт, ирландский олень, тур, квагга, Стеллерова корова, сумчатый волк, птица моа, дронт, бескрылая гагарка, американский странствующий голубь и другие. Почти полностью истреблены и спасены лишь в состоянии крайнего коллапса природных популяций такие виды, как бизон, зубр, американский бобр, белохвостый гну, олень Давида, кулан, сайгак, выхухоль, котик и др. По данным Международного Союза охраны природы, только за четыре последних столетия исчезло 62 вида млекопитающих десяти отрядов.

7.      Ресурсосбережение

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