Текст книги "Основы геоэкологии"

Биота – это совокупность организмов, обитающих на какой-либо территории. Живые организмы играют огромную определяющую роль в формировании и функционировании экосферы. Именно они превратили Землю в планету, резко отличающуюся от других. Биота обеспечивает стабильность экосферы, поддерживая оптимальные условия ее существования и гася возмущения.

Один из самых важных, а может быть, и наиважнейший природный процесс в экосфере – фотосинтез, то есть процесс образования растительностью органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. Простейшая химическая реакция фотосинтеза может быть записана следующим образом:

6СО₂ + 6H₂O + λ → C₆H₁₂O₆ + 6O₂,

где λ – это солнечная радиация.

При образовании органического вещества в процессе фотосинтеза, растения, в дополнение к углероду, водороду и кислороду, присоединяют в органическое вещество азот и серу. Фотосинтезированное органическое вещество – это важнейший возобновимый ресурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальных биогеохимических циклов.

Удивительно, что для фотосинтеза используется менее одного процента поступающей к поверхности Земли солнечной радиации. Убедительного объяснения столь низкого коэффициента использования энергии Солнца, по-видимому, пока не найдено.

Заметим, что по абсолютной величине суммарная энергия, затрачиваемая на фотосинтез, значительна. Она на порядок превышает количество энергии, потребляемой человеческим обществом.

Наряду с синтезом органического вещества в природе, происходит и его разложение, или деструкция, то есть распад органических структур на составные части, включая питательные (биогенные) вещества, с выделением энергии. И в этом процессе биота играет определяющую роль. На глобальном уровне, вследствие, главным образом, деятельности биоты, устанавливается с очень высокой степенью точности баланс между продукцией и деструкцией органического вещества. Тем самым обеспечивается устойчивость цикла углерода, этого важнейшего биогеохимического круговорота.

Биота осуществляет также весьма эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов, определяя тем самым устойчивость соответствующих глобальных биогеохимических циклов.

Очень важно, что в процессе фотосинтеза образуется также и кислород. Именно благодаря деятельности биоты атмосфера Земли имеет значительное содержание кислорода. Одним из фундаментальных последствий формирования кислородной атмосферы было образование озонового слоя, отсекающего наиболее жесткую, губительную для живых организмов часть ультрафиолетовой солнечной радиации, что позволило биоте в процессе ее эволюции выйти из океана на сушу.

Важнейшую роль биота играет в выветривании (разрушении) горных пород и образовании почв: микроорганизмы обеспечивают эффективное формирование большей части мелкодисперсной фракции почв, играющей определяющую роль в плодородии почв.

Перечисление важнейших глобальных процессов, в которых биота играет определяющую или важную роль, могло бы быть продолжено.

Общество в процессе своей эволюции оказывало все увеличивающееся давление на окружающую среду. Во многих случаях это давление осуществляется посредством воздействия на биоту и биогенные процессы. Человек как биологический вид находится на верхнем уровне экологической пирамиды. Это означает, что в соответствии со сложившимися в природе соотношениями, он может потреблять не более нескольких процентов от производимого в процессе фотосинтеза органического вещества. На самом деле он потребляет или разрушает около 40 % органического вещества, производимого растительностью суши. Это является важнейшим индикатором глобального экологического кризиса.

Шарообразность вращающейся Земли обеспечивает наиболее высокое поступление солнечной радиации на экватор и наименьшее – к полюсам. Между этими точками суммарные за год величины солнечной радиации не линейно, но плавно изменяются. В результате формируются климатические пояса. Каждый пояс отличается своим характерным набором природных условий:

• особенностями формирования присущих каждому поясу основных воздушных масс;

• местом и ролью пояса в общей циркуляции атмосферы;

• структурой теплового баланса;

• структурой водного баланса и водным режимом;

• особенностями геоморфологических процессов;

• особенностями геохимических процессов;

• особенностями формирования почв и их типа;

• биогеографическими особенностями, в том числе типом растительности;

• особенностями структуры ландшафтов более низких рангов.

Широкий набор природных особенностей каждого пояса позволяет называть пояса географическими. Существует тринадцать географических поясов: экваториальный, северный и южный субэкваториальный, северный и южный тропический, северный и южный субтропический, северный и южный умеренный, субарктический, субантарктический, арктический и антарктический. На идеальной Земле с однородной поверхностью географические пояса имели бы вид правильных колец. Географические пояса в целом действительно имеют широтное направление, но вследствие, главным образом, неравномерного распределения суши и океана размещение поясов во многих местах заметно отклоняется от идеальной картины.

Наибольшую площадь фактически занимают субтропический и тропический пояса, что близко к выводу, приведенному выше для идеальной шарообразной Земли. Эти пояса занимают около 50 % площади Земли.

Географический пояс – наиболее крупная таксономическая единица поверхности Земли. Пояса делятся на географические зоны, формирующиеся в зависимости от условий увлажнения и теплового баланса. Один из важнейших факторов – степень удаленности от океана и, следовательно, степень континентальности климата. Каждая зона отличается общностью типа растительности и почв, гидрологических, геохимических, биогеографических и других процессов. При этом ведущий признак для выделения зон – преобладающий тип растительности. Типичными примерами географических зон в северном умеренном поясе являются: зона широколиственных лесов, зона смешанных лесов, зона степей и др.

Каждая географическая зона отличается, как правило, специфическими проблемами взаимоотношения природы и общества, иными словами, характерным для каждой зоны набором геоэкологических проблем.

Внутри зоны важнейшим фактором таксономического деления поверхности суши является рельеф и геологическое строение. На равнинах и в невысоких горах мы имеем дело с зональными типами ландшафта, под которыми подразумеваются наиболее типичные и распространенные ландшафты конкретного географического пояса, обусловленные определенными параметрами тепла и влаги на разных морфоструктурах, то есть крупных элементах рельефа со специфическим геологическим строением.

Биогеохимические процессы, особенности почв и растительности каждого зонального типа ландшафта на различных материках имеют сходство, но в то же время сохраняются и местные различия, что позволяет говорить не о тождественности зональных типов ландшафтов на разных материках, а об их аналогичности или похожести.

В горных районах важнейшим фактором формирования ландшафтов является снижение величины теплового баланса поверхности суши по мере роста высоты места над уровнем моря. Показателем снижения величины теплового баланса с высотой является падение температуры воздуха в среднем на 0,6 °C на 100 м подъема, что соответствует перемещению на равнинах умеренного пояса приблизительно на 600 км в сторону полюса. В результате формируются вертикальные географические зоны, похожие, но не аналогичные зонам на равнинах. Структура вертикальной зональности (наборы или спектры зон) зависит от положения самой нижней зоны в том или ином географическом поясе и зоне, а также от высоты горной системы.

Существование вертикальной зональности в горах и ее сходство с зональными типами ландшафтов на равнинах суши земного шара указывают на трехмерность географических зон. На карте «Природные пояса и зональные типы ландшафтов мира», подготовленной географическим факультетом МГУ (1988 г.), выделяется 96 зональных типов ландшафтов и 56 спектров высотной зональности. Эта карта отражает то естественное состояние Земли, которое было до начала активного воздействия на нее человека.

На Земле существуют весьма ясные закономерности размещения зон в пространстве, с соответствующими четкими наборами природных особенностей, такими как соотношение компонентов теплового и водного балансов, зональные особенности процессов выветривания горных пород, биогеохимических процессов, почв и растительности. Существование этих особенностей и их закономерное распределение отражают географическую зональность ландшафтов Земли.

Отличительной чертой ландшафтов является постоянное изменение их состояния. Природные условия на Земле колеблются, часто весьма значительно. Изменяется климат на Земле в целом и в отдельных ее районах. Увеличивается или, наоборот, сокращается материковое и морское оледенение. Соответственно понижается или же растет уровень Мирового океана. В результате меняется как положение географических поясов и зон, так и их особенности. Выделяется ряд ритмов изменения состояния природы различной периодичности, накладывающихся друг на друга.

Около 10 тысяч лет тому назад исчезла основная часть последнего материкового оледенения (за исключением Гренландии и Антарктиды). Наступила эпоха голоцена, в которой мы живем и в течение которой в основном сформировалась та система географических поясов, зон и зональных типов ландшафтов, которая существовала бы и без воздействия человека. В западной литературе такие ландшафты называются потенциальными.

В голоцене также происходили изменения природной обстановки, но меньшего масштаба, чем в течение всего четвертичного периода. Во время так называемого атлантического оптимума (7–5 тыс. лет назад) средняя температура воздуха была примерно на два градуса выше, чем сейчас. Повышение температуры сопровождалось изменением количества осадков. В сухой сейчас пустыне Сахара были ландшафты саванны, существовали реки и озера. Происходили и другие колебания природной обстановки. Последним заметным природным событием, отличавшимся от современных условий, был так называемый малый ледниковый период (XVII–XIX вв). В это время ледники Альп, Кавказа и других горных систем значительно увеличивались в размерах. Во время малого ледникового периода положение ландшафтных зон на равнинах изменялось незначительно, но заметно переместились высотные ландшафтные зоны.

В целом можно сказать, что на протяжении геологической истории происходили постоянные и необратимые изменения экосферы. Изменения отражались в состоянии отдельных компонентов ландшафта. Природно-территориальные комплексы усложнялись, и в целом экосфера становилась все более разнообразной и сложной. Поэтому можно сказать, что ландшафтная картина мира отражает не только современные природные условия в соответствии с законом географической зональности, но и историю развития ландшафтов.

Ландшафтная картина еще более усложнялась, по мере того как деятельность человека становилась все более заметным геоэкологическим фактором. Вследствие активной хозяйственной деятельности человека естественные («потенциальные») ландшафты в значительной степени видоизменились. При этом каждый зональный тип ландшафта был трансформирован по-своему. В этой связи говорят о современных ландшафтах как территориальных комплексах, сложившихся в результате трансформации естественных ландшафтов деятельностью человека. Карта современных ландшафтов мира масштаба 1: 15 000 000 подготовлена и издана совместно Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и географическим факультетом МГУ в 1993 г.

Современные ландшафты подчиняются в основном законам природы, но и законы человеческого общества играют в них все усиливающуюся роль. При этом чем больше роль социальных факторов, тем в большей степени ландшафты трансформированы.

III. Социально-экономические факторы экосферы

Воздействие социально-экономических процессов на экосферу (В) зависит от трех основных групп факторов: населения (Н), потребления (П) и технического прогресса (Т):

В = Н × П × Т.

Каждая из этих групп состоит, в свою очередь, из многих более конкретных факторов. Это соотношение не следует рассматривать как строгую математическую формулу, а скорее как логическое соотношение, в котором факторы могут рассматриваться как взаимозаменяемые. Поэтому данное выражение может быть использовано также в качестве показателя нагрузки на экосферу и ее отдельные части.

Рассмотрим эти три основные группы социально-экономических факторов, их значение для состояния экосферы и, соответственно, возможности управления ею.

Численность населения предопределяет суммарные потребности общества в питании, одежде, жилище, образовании, медицинском обслуживании и других услугах и ресурсах. Это вызывает значительное антропогенное давление на многие природные системы и их деградацию, возрастающее расходование естественных ресурсов и, как следствие, многочисленные и серьезные геоэкологические проблемы. Таким образом, численность населения становится важнейшим геоэкологическим фактором. При этом, вследствие естественного желания жить материально лучше, потребности людей обгоняют рост их численности.

Начало голоцена (около 10 тыс. лет тому назад) – отправная точка для оценки современного состояния экосферы. В то время численность населения Земли составляла 5—10 млн чел. С того времени происходил в целом рост населения, сначала медленный и с колебаниями, а затем все более ускоряющийся. Количество людей на Земле изменялось следующим образом:

В особенности значительный рост численности населения происходил во второй половине XX в., в течение которой население более чем удвоилось. Наибольший относительный прирост населения увеличивался, достигнув в конце 60-х гг. максимума, равного 2,06 % в год. Однако абсолютный прирост продолжает увеличиваться – от 65 млн в год в 1965 г. до 80 млн в 1985 г. и примерно 90 млн чел. в 1995 г. Ожидается, что вскоре абсолютный прирост численности населения мира за год также пойдет на убыль. Согласно демографическим прогнозам, стабилизация численности населения мира произойдет в середине XXI в. на уровне 10±2 млрд. чел.

Почему должна произойти стабилизация численности населения? В соответствии с теорией выдающегося американского демографа Фрэнка Ноутштайна, экономический и социальный прогресс влияет на рост населения, обеспечивая процесс так называемого демографического перехода. Каждая из стран мира находится на одной из трех стадий перехода.

На первой стадии и рождаемость, и смертность высоки, а численность населения увеличивается медленно или вовсе не увеличивается. На второй стадии, вследствие улучшения условий жизни, в частности, распространения медицинского обслуживания (пусть даже элементарного, как, например, иммунизация населения), смертность сокращается, а рождаемость остается высокой, и численность населения быстро возрастает. На третьей стадии, завершающей процесс демографического перехода, благодаря социальным и экономическим достижениям, в совокупности с сократившейся детской смертностью, размер семей уменьшается. Как и на первой стадии, рождаемость и смертность приходят в равновесие, но на гораздо более низком уровне численности.

Всемирный процесс демографического перехода в целом развивается в соответствии с теорией Ноутштайна. К началу 1990 гг. в 24 странах Европы, включая Россию, а также и в Японии демографический переход практически завершился. В этих странах ежегодный прирост населения не превышает 0,3 %, так что численность населения практически стабилизировалась.

Другие страны в основном находятся на различных этапах второй стадии, что и объясняет быстрый прирост населения. Рост численности населения происходит в основном за счет развивающихся стран, доля которых, составляющая сейчас 75 %, к 2030 г. достигнет 85–87 % населения мира. Первую стадию прошли почти все страны мира. Всего лишь сто лет тому назад почти все страны Западной Европы находились на первой стадии демографического перехода.

Приводимая на рис. 3 карта-схема показывает среднее число детей в семье по странам (показатель фертильности). При показателе, равном 2,1–2,2, численность населения стабилизируется.

Рис. 3. Распределение по странам мира среднего числа детей, приходящегося на одну женщину

Если мы посмотрим на распределение численности населения мира по возрастам, то обнаружим, что в развитых странах доля населения для каждой возрастной группы (например, 0-10 лет, 11–20 лет, . , 60–70 лет и т. д.) остается приблизительно одинаковой. В то же время для развивающихся стран эта доля существенно неодинакова, и численность молодых людей заметно преобладает, что является основой для дальнейшего роста численности населения этой части мира с вытекающим отсюда возрастанием антропогенной нагрузки.

Тем не менее, стабилизация численности населения мира, то есть переход стран на третью стадию, не за горами. Так завершится чрезвычайно важный для состояния экосферы, возможно, важнейший процесс перехода от численности населения мира, не превышавшей 2 млрд чел., к численности порядка 10 млрд чел. всего лишь за столетие или чуть дольше. Вследствие системных особенностей экосферы этот переходный процесс влечет за собой целый ряд других переходных явлений, о которых речь пойдет далее.

Теория демографического перехода не учитывает все основные факторы. Если население какой-либо страны возрастает до такого уровня, что его потребности уже превышают природный потенциал, обеспечивающий как возобновимость основных ресурсов (например, местных лесов, пастбищ, почвы, воды, рыбы и пр.), так и потенциал поглощения и деструкции загрязнений, то оно начинает, прямо или косвенно, само потреблять и разрушать свою ресурсную базу. Эта ситуация называется демографической ловушкой (demographic trap). По-видимому, ряд развивающихся стран находится в ситуации, близкой к вышеописанной. Вследствие ухудшающегося уровня жизни населения этих стран смертность может увеличиваться, и такие страны могут вернуться к состоянию первой стадии демографического перехода, но при гораздо более высокой численности жителей. Последствия такого регрессивного перехода пока трудно предсказуемы, но, несомненно, весьма неблагоприятны.

Наиболее населенным регионом мира является юго-восточная Азия (Китай, Индия, Пакистан, Бангладеш, Индонезия и др.), где проживает около половины всех людей на Земле, причем столь высокая доля оставалась примерно одинаковой по крайней мере в течение двух последних тысяч лет. Эта огромная территория подверглась, по-видимому, и наибольшей антропогенной трансформации.

Численность населения мира увеличилась за последние 250 лет приблизительно в пять-семь раз. За тот же период население Северной Америки увеличилось в сто раз, а в Южной Америке примерно в 20 раз, в основном за счет иммиграции из Восточного полушария. Эти цифры дают представление о степени возрастания антропогенной нагрузки в различных районах экосферы, а также о важной геоэкологической роли процессов миграции населения.

В особенности увеличивается и будет продолжать расти относительная и абсолютная численность городского населения, преимущественно в развивающихся странах. Городские системы (см. Раздел Х.2) представляют собой пример почти полной антропогенной трансформации территории. Значительную роль в антропогенной трансформации играют также связи между городами и окружающей их территорией.

Немалую роль в характере антропогенной нагрузки, в особенностях взаимоотношений людей с природой, в потребностях в естественных ресурсах и пр. играют национальные традиции, опыт и привычки. Вот как об этом пишет, с долей иронии и юмора, Л. Туроу (США):

«Если бы население мира имело производительность труда швейцарцев, уровень потребления китайцев, стремление к равенству, присущее шведам, и общественную дисциплину японцев, то наша планета могла бы многократно обеспечить потребности всего современного населения мира. С другой стороны, если бы население мира имело производительность жителей Чада, уровень потребления американцев, традиционное неравенство, характерное для индийцев, и общественную дисциплину аргентинцев, то наша планета не смогла бы обеспечить потребности даже современного населения Земли».

Итак, мы можем сделать следующие выводы:

а) численность населения мира будет продолжать расти, но в конце концов стабилизируется на уровне 10±2 млрд чел. приблизительно в середине XXI в.;

б) доля развивающихся стран в общем количестве населения мира еще более увеличится, достигнув 85–87 %;

в) существует опасность, что в некоторых странах потребности населения превзойдут имеющиеся ресурсы, что может привести к геоэкологическому кризису с плохо предсказуемыми последствиями;

г) миграции населения играют важную роль в формировании геоэкологической нагрузки;

д) как относительная доля, так и абсолютная величина городского населения, в особенности в развивающихся странах, в ближайшие десятилетия будут возрастать;

е) во всех районах мира население станет старше, что приведет к изменению стиля жизни и модификации потребностей населения.

Каждый из этих пунктов ведет к серьезнейшим последствиям геоэкологического характера. При росте населения до приблизительно 6 млрд чел. в экосфере произошли глубокие и неблагоприятные изменения кризисного характера, что и дает право оценить современную ситуацию как глобальные изменения (global change). Каких же последствий можно ожидать при дальнейшем росте населения от 6 до 10 миллиардов? Выдержит ли экосфера столь большую нагрузку или же многие ее компоненты начнут деградировать, вызывая жесточайший кризис всей глобальной природно-социальной системы?

Чрезвычайно важно также, остановится ли рост населения на нижнем или верхнем уровне прогноза численности, то есть на 8 или 12 миллиардах. При этом увеличение населения мира до 8 млрд практически неизбежно, так как молодые люди, которые будут создавать свои семьи и таким образом увеличивать численность населения мира, уже родились, а доля их в развивающихся странах, как мы уже знаем, высока.

Возникает необходимость неотложной разработки демографической стратегии как на национальном, так и, желательно, на общемировом уровне. Для каждой страны демографическая стратегия должна учитывать национальные особенности в области экономики, природных и других ресурсов, истории, религии, культуры и пр. Многие страны приняли такую стратегию или обсуждают ее, включая Россию.

Понимая, что потенциальная емкость национальной территории ограничена, правительство Китая уже в течение ряда лет проводит жесткую демографическую политику, направленную на сокращение роста населения. Городским семьям разрешается иметь только одного ребенка, а сельским – двух детей. Для обеспечения политики разработана система поощрений и наказаний. Это позволяет затормозить рост населения самой многочисленной страны мира, но не на том уровне, как планировалось, а на более высоком, порядка 1,2 млрд чел. В сельских районах Китая среднее количество детей в семье все же превышает двух. Одна из основных причин неполного успеха заключается в том, что в сельских районах Китая отсутствует пенсионное обеспечение, и фактически действует традиционная система, когда старость тем лучше обеспечена, чем больше в семье детей, в особенности мальчиков как будущих кормильцев родителей.

В 1970 гг. правительство Индии пыталось ввести силовую политику контроля рождаемости, но потерпело неудачу. Численность жителей Индии выросла с 850 млн чел. в 1991 г. до 1 млрд в 2000 г. Добровольные меры заметного успеха не приносят, и ожидается, что в недалеком будущем численность населения Индии превысит численность населения Китая. На юге Индии (штаты Керала и Тамилнаду) сумели установить контроль рождаемости, тогда как северные штаты отличаются крайне высоким приростом населения, отрицательно влияющим на показатели всей страны.

На общемировом уровне Конференция ООН по народонаселению, состоявшаяся в Каире в 1994 г., приняла, после тяжелых дискуссий, решение о необходимости стабилизации населения на уровне 7,8 млрд чел. Хотя эта цифра и не подкреплена необходимыми согласованными действиями, принятие ее имеет очень важное политическое значение, потому что она отражает желание государств мира повлиять на рост численности населения.

О росте населения и его регулировании как важнейшем факторе существования человечества пишет современный американский биолог и философ Пол Эрлих: «Взрыв, вызванный ростом численности населения, не за горами. Необходимо только понять, будет ли рост остановлен цивилизованно, посредством контроля рождаемости, или же природа сметет излишки населения… Сегодня любой человек, выступающий против контроля рождаемости, неосознанно голосует за управление численностью населения посредством массового увеличения случаев неоправданно ранней смертности».

Существуют гипотезы, говорящие о том, что экосфера может быть в устойчивом состоянии при уровне численности населения мира, не превышающей 2 млрд чел. При превышении этого уровня численность населения регулируется стихийно, посредством голода, болезней, межнациональных конфликтов, гражданских войн и пр. Межплеменные кровопролитные конфликты в ряде стран выглядят как борьба за политическую власть; на самом деле в основе столкновений – перенаселенность стран и, следовательно, борьба за ресурсы.

Можно говорить о том, что имеются два предельных состояния: или при численности населения мира, не превышающей потенциальную емкость экосферы, то есть порядка 2 млрд чел., что обеспечивало бы ее устойчивость и относительно благополучную жизнь для всего населения Земли, или же при численности населения порядка 10 млрд и более, ведущей к природным и общественным кризисам и катастрофам и к существованию в условиях дефицита продовольствия, энергии, природных ресурсов и пр.

В первом сценарии потребуется продолжительное время, порядка нескольких поколений, чтобы придти к искомому уровню населения относительно мирным путем, сознательно и целенаправленно, хотя и не без трудностей. Вопрос в том, успеет ли человечество встать на путь перехода к немногочисленному населению и осуществить его. В противном случае развитие будет происходить по второму сценарию.

Во втором сценарии численность населения уже сейчас регулируется непроизвольно вследствие таких, например, событий как межплеменные столкновения в Руанде и Бурунди, гражданская война в Сомали или Анголе, голод в регионе Сахеля или массовая гибель людей в Бангладеш и Мньянме от наводнений и голода.