Концепция системы планеты Земля как концепция целокупности естественных гео- и экосистем

Рой астероидов, окружавших Землю, за 100 млн. лет рассеялся. Падения метеоритов стали реже. Сейчас все больше специалистов склоняются к мнению, что первоначально недра Земли были разогреты. На глубине нескольких десятков километров существовал слой, где породы были в расплавленном состоянии. Эти расплавы изливались на земную поверхность. Таким образом, стадия "бомбардировки" Земли сменилась более продолжительной по времени стадией почти сплошных вулканических излияний. В этот период жизни нашей планеты, который длился по-видимому, много сотен миллионов лет, её поверхность была почти сплошь усеяна вулканами, извергавшими лаву. Изливавшаяся лава застывала, отдавая в мировое пространство тепло. Так образовалась первичная земная кора. Температура на поверхности Земли понижалась, и наступил момент, когда выделявшиеся из недр Земли водяные пары конденсировались в жидкую воду. С этого времени начинается геологическая стадия развития Земли, которая привела её к современному виду. Конечно, это все нельзя назвать иначе, как катастрофой. Но, как это не парадоксально, даже само зарождение жизни явилось в конечном счете тоже своеобразной катастрофой.

Кювье и Сент-Илер вполне справедливо считали, что какие-то грандиозные силы вмешива-лись в эволюцию жизни, и в результате этого вмешательства появлялись более совершенные формы животных. Казалось, эволюция время от времени подвергалась действию какого-то таинственного ускорителя. Впрочем, такую же роль может сыграть и такого же грандиозного действия тормоз.

Представим себе, что этот тормоз замедляет или вовсе сбрасывает с "конвейера эволюции" какие-то виды, например, владевших миллионы лет землей динозавров, мешавших развитию других видов, а именно - млекопитающих. Так возникает больше простора для развития видов более жизнестойких, "перспективных", с точки зрения природы.

Но что же могло послужить ускорителем или замедлителем эволюции? Это были высокоэффективные, мощные воздействия, способные, например, в короткий срок уничтожить могучее и многочисленное стадо динозавров, насчитывающее несколько сот видов, а среди них были "малютки" весом в единицы килограммов и "гиганты" в десятки тонн. Отсюда суть теории катастроф Ж. Кювье состоит в идее космического вмешательства в процесс эволюции.

б. Природные катастрофы: их роль в формировании экологического "облика" планеты Земля

Вообще говоря, жизнь зародилась в океане. Затем первыми переместились на сушу растения, а по прошествии долгого времени за ними потянулись амфибии, затем сушу захватили животные, получающие кислород из воздуха. Но еще на уровне амфибий произошло расщепление животного мира. Одни дали направление развитию ящеров и иных пресмыкающихся, других -- их назвали териодонтами, или зверообразными, -- можно рассматривать как группу, связывающую нынешних млекопитающих с этими древнейшими наземными позвоночными.

Однако эра динозавров неожиданно заканчивается 64,5 миллиона лет назад. На этот счет было выдвинуто множество гипотез. Вот три из них.

Во-первых, - это повышенная активность вулканов: газы и выброшенный пепел пеленой затянули небо и ослабили солнечную радиацию - динозавры не вынесли похолодания. Во-вторых, - это вспышка близкой к Земле сверхновой звезды и животные не выдержали облучения. В-третьих, на вымирание динозавров повлиял некий элемент, скромно представленный в земной коре, но заметно присутствующий, отсюда на Землю упал либо крупный метеорит, либо дождь метеоритов, доставившие этот элемент на Землю.

Существует на этот и еще одна метеоритная гипотеза, которую продолжают обсуждать серьезные ученые. Не так давно на острове Гаити были найдены мелкие стеклянные шарики, словно пролившиеся здесь дождем. Ученые полагают, что такой "дождь" здесь выпал после удара метеорита о полуостров Юкатан. Рассеянные шарики и кварцы, расплавившиеся на дне кратера, образованного упавшим метеоритом, имеют одинаковую геохимическую природу. Метеорит был размером с десятикилометровую скалу и при ударе выделил примерно 70 миллионов мегатонн энергии, что во много раз больше, чем все атомные заряды, созданные человеком.

Поднятая ударом метеорита пыль окутала всю планету. Пылевая вуаль, окутавшая планету на долгие годы, понизила на несколько градусов сред-негодовую температуру Земли. Наступила затяжная зима (именно такую предвещают нам физики, если разразится атомная война). Постепенно атмосфера очистилась и вновь стала прозрачной, но в ней сохранились газы, вызвавшие парниковый эффект.

Не менее драматичными событиями может обернуться падение крупного метеорита в мировой океан. В ответ на падение такого гиганта из стратосферы выпадает снег. Образовавшиеся мощные облака окутывают планету, идут нескончаемые ливни. Затем появляется парниковый эффект - средняя температура на планете поднимается на десятки градусов.

Палеонтологи считают, что за последние 500 миллионов лет жизнь на Земле по меньшей мере пять раз подвергалась угрозе почти полного уничтожения. Д. Даул насчитал до 40 массовых исчезновений животных. Угроза может прийти из космоса не только в облике исполинского метеорита. Во Вселенной есть и другие негативные для земной жизни обстоятельства, которые составляют для нее реальную угрозу ее существованию.

Жизнь появилась на Земле около 2500 миллионов лет назад. Вначале это были одноклеточные, затем животные, лишенные скелета, например, так называемые медузоидные. Но их возраст много меньше - они не старше 570 миллионов лет.

Что могла встретить Земля на этом сравнительно долгом пути?

Некоторые исследователи считают, что могут быть вредоносными и пылевые облака, занимающие в космосе огромные пространства. Если Солнечная система встретит их на своем пути, то пыль частично затенит свет, идущий от Солнца, на планетах может сильно понизиться температура, это - опять урон для жизни.

Беды, подстерегающие живые существа, не ограничиваются только холодом. Дело в том, что с понижением температуры увеличивается растворимость в воде двуокиси углерода. Следовательно, в атмосфере его станет меньше. В первую очередь от этого пострадает растительный мир, для которого двуокись углерода - основной источник питания. За ним начнется голод у растительноядных, а затем начнут вымирать и хищники.

К сожалению, астрономия не может указать хоть один конкретный случай прохождения Солнечной системы через космические пылевые облака, хотя за 2,5 миллиарда лет странствий по Галактике нашей населенной жизнью Земли случай этот весьма вероятен - так же, как и его последствия.

Не од-нажды природа создавала условия, которые умерщвляли на Земле почти все живое. И вместе с тем палеонтологи установили, что в истории земной биосферы была трагедия таких грандиозных масштабов, что 90 процентов живых организмов погибли по причинам, рожденным самой планетой.

До недавнего времени ученые в самых общих чертах представляли лик планеты, каким он был 300 миллионов лет назад. В то есть на карте полушарий Земли можно было представить Лавразию и Гондвану - гигантские материки, временами соединявшиеся в один континент - Пангею. Первым же в истории Земли был единый континент Моногея, который в течение миллионов лет распался и вновь соединился в сверхматерик Мезогея. Затем таким же образом возникла Мезогея и лишь потом - Лавразия и Гондвана. Гипотеза основана на исследовании конвекционных движений магмы, которые и определяют движение тектонических плит на поверхности планеты.

Эти движения, в частности, помещали то один, то другой из материков в полярные области. Недаром палеомагнитологи насчитывают несколько бывших магнитных полюсов, находящихся ныне далеко от южного и северного. Считалось, что причиной тому - "кувыркание" земного шара. Но не логичнее ли было бы, однако, предположить, что именно дрейф материков время от времени ставил их в полярные позиции.

Удар биосфера суши получила в конце девона, когда доминировать стали лиственничные растения. Так называемый листьевой индекс появившейся наземной растительности увеличил эффективность поглощения солнечной энергии в сотни раз, с точки зрения производства зеленой массы. Травоядные получили изобилие корма, безмерно размножились, а когда все съели, то пищи стало не хватать, и масса животных погибла от голода.

Академик Б. С. Соколов в речи на открытии палеонтологического конгресса сказал: "Биосфера в целом подвергалась крупным перестройкам и сопровождалась катастрофическими вымираниями". Но по мнению академика, "удары" по биосфере зарождались в ней самой, а, следовательно, имели земное происхождение.

Извержения вулканов до сегодняшних дней остаются какой-то загадкой. Вулканологи могут изучать только последствия вулканических взрывов. Причины и источники самого явления скрыты слишком глубоко в недрах Земли (возможно, в самом ее ядре). И все же в данный момент мы знаем динамику 516 действующих вулканов.

Вулканологи классифицировали вулканы по 4 категориям, следуя от менее разрушительных к самым разрушительным. Легендарная гора Гавайских островов Мауна-Лоа, так же как и японская Фудзияма, не будет фигурировать в данном разделе, потому что ни одна из них не имела катастрофических извержений. По крайней мере, в течение новой истории.

Самым яростным и разрушительным является пелейский тип, названный так по имени его прототипа - вулкана Мон-Пеле. В этом случае происходит выброс вулканического пепла, горячих облаков газа, наполненных обломками лавовых глыб и сверхгорячего пара, которые движутся вниз по склону вулкана со скоростью хорошего урагана. Таким образом, тысячи людей оказываются застигнутыми врасплох и буквально перемалываются сверхгорячими потоками грязи, пара и расплавленных обломков, падающим вулканическим пеплом и бомбами.

Извержения вулканов нередко начинаются внезапно, и проблема состоит в том, чтобы люди могли реагировать на "предупреждающие знаки" (а именно - землетрясения) и принимать соответствующие меры для своего спасения. Но даже в наше время люди, находящиеся вблизи вулканов, игнорируют этот здравый смысл.

Твердое основание земной поверхности, лежащее у нас под ногами, если верить признанной повсеместно теории тектонических плит, является не более чем обманом. В соответствии с этим постулатом кажущаяся твердой поверхность Земли на самом деле состоит из постоянно дрейфующих плит.

Ученые выдвигают теорию, что причиной дрейфования плит является перераспределение тепловой энергии внутри Земли. и во время этого процесса происходит сталкивание между собой континентов и плит, их смещение относительно друг друга. Некоторые из них расходятся. Вдоль этих границ и происходят землетрясения и извержения вулканов.

Дрожание земли возникает при землетрясении вследствие столкновения этих масс или при наезде одной плиты на другую. При этом в земной коре возникают напряжения и давления, которые находят свое разрешение на поверхности Земли.

Землетрясение, как правило, начинается с легкого дрожания. Вслед за этим, порой с пугающей людей скоростью, возникает серия сильных толчков, способных вызвать извержение вулкана, камнепад и разрывы земной поверхности. Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь, оползни и цунами - гигантские волны, внезапно обрушивающиеся на прибрежные зоны Азии (в остальных местах эти ужасающие стены воды называются сейсмическими волнами). И, наконец, завершающая стадия цикла землетрясения характеризуется уменьшением силы вибрации.

Когда землетрясения происходят в городской зоне, разрушения обычно бывают значительными и носят катастрофический характер. Пластичные строения, возведенные на скальном основании, лучше переносят землетрясения, чем жесткие, возведенные на неустойчивой основе. Землетрясения сопровождаются величайшими трагедиями именно в последнем случае. За последние 4000 лет землетрясения и возникшие в их результате пожары, оползни, наводнения и иные последствия унесли жизни более 13 миллионов человек. Одним из сильнейших в 8,5 балла по шкале Рихтера является Аляскинское землетрясение.

На первый взгляд причина наводнений кажется ясной: тающие снега, частые штормы, обильные дожди.

Но эти очевидные факторы составляют лишь незначительную часть предпосылок. Наводнение - одно из самых катастрофических стихийных бед-ствий, известных человечеству. Другие факторы, обычно сопровождающие наводнения и включающие еще 18 видов стихийных бедствий таких, как торнадо, ураганы, землетрясения, извержения вулканов. Одним из множества факторов является проявляющаяся во времени неизбежность: морские приливы и отливы и бесконечный круговорот воды в природе, во время которого вода из океанов попадает в атмосферу, из атмосферы в виде осадков возвращается на землю, проходит сквозь слои земной поверхности и снова возвращается в океаны.

Угроза наводнений заставила человека предусмотреть методы отведения (или сбора) воды, выпавшей с осадками, принесенной приливами, тающим снегом или цунами. Так были изобретены дамбы, плотины и системы отводных каналов. Но ни одно из этих сооружений не в состоянии противостоять крупной катастрофе. Внезапные наводнения или прорывы дамб являются самыми разрушительными и бедственными из всех наводнений. Сложив все это вместе с естественными силами дождя, сезонных ветров, естественной склонностью гидрологического цикла концентрироваться в определенных районах и другими, человеческими факторами, получается полное представление о том, что такое катастрофическое наводнение.

Лавины и оползни представляют собой вторичные явления, вызванные такими стихийными бедствиями, как сильные снегопады, муссонные ливни, извержения вулканов, землетрясения.

Собравшийся на склонах гор снег может прийти в движение в результате сотрясений, эха или неравномерного таяния снежных пластов. Вполне надежные почвы могут превратиться в грязь и стать неустойчивыми в результате непрекращающихся дождей. Фундамент городского здания может разрушиться под воздействием повторяющихся естественных или искусственных колебаний почвы, грунта, вызванных деятельностью человека или же перегревом глубинных слоев Земли вследствие вулканической деятельности.

Но какова бы ни была причина, для лавины всегда характерны внезапность и колоссальная мощь. Отдельные горы, водоразделы озер, морские побережья, целые районы местности - все может быть снесено лавинами с лица Земли. Набирая скорость, массу и силу, лавина во время движения с каждым мгновением становится более мощной и разрушительной, захватывая камни, деревья, обломки скал и строений, грунт и воду - все, что, к несчастью, оказывается на пути.

Самые зрелищные и опасные лавины обычно сходят в районах с сильными снегопадами и обледенениями. Сход лавин может быть спровоцирован малейшей вибрацией, поэтому некоторые альпийские фермеры в зимнее время приглушают колокольчики на шее своих коров. Упавший камень, движение животного, гром, прохождение реактивным самолетом звукового барьера, бегущий лыжник - все может спровоцировать сход снежной лавины и льда. Реакция природы бывает то мгновенной, то замедленной. Несколько лыжников могут спокойно спуститься по склону, прежде чем скрытно накопившийся эффект воздействия вызовет вибрацию и сорвавшаяся лавина обрушится на отставшего лыжника. Бывает, на месте первого удара в слежавшемся снегу появляются трещины, которые рас-ходятся, нарушая первоначальную прочность основы и порождают вторую лавину. Трещины во льду могут распространяться со скоростью 100 метров в секунду.

Тайфун - это метеорологическое явление называется "ураганом" - в северной части Атлантического океана, "тропическим циклоном" - в Индийском океане и "тайфуном" - в западной части Тихого океана.

По сравнению с циклоном торнадо охватывает относительно небольшую площадь, но он гораздо сильнее и разрушительнее. Торнадо возникает в грозовой туче, окруженной молнией, громом и дождем, и тянется к земной поверхности в виде темного рукава, внутри которого яростно вращается воздух. Торнадо поднимается и опускается, кружится и касается земной поверхности. Коснувшись земной поверхности, он производит мгновенные и огромные разрушения. Торнадо может пройти путь от нескольких метров до сотен километров, двигаясь обычно в северо-восточном направлении со скоростью до 30-65 километров в час. В США самая большая концентрация торнадо над центральными и южными равнинами и штатами близ Мексиканского залива.

Ураган - это тропический циклон над северной частью Атлантического океана, характеризующийся скоростью ветра свыше 120 километров в час.

Ураганы формируются, как правило, над тропической частью северной Атлантики, зачастую - от западного побережья Африки, и набирают силу, двигаясь к западу. Многие ураганы зарождаются у западного побережья Мексики и движутся на северо-восток, угрожая прибрежным территориям Техаса.

Ураганы обычно существуют от 1 до 30 дней. Они развиваются над перегретыми территориями океанов и преобразуются в сверхтропические циклоны после длительного прохождения над более прохладными водами северной части Атлантического океана. Попадая на подстилающую поверхность суши, они быстро гаснут.

Фактически в урагане средней мощи выделяется столько тепла и энергии при консервации пара, сколько дает взрыв четырехсот 20-мегатонных водородных бомб. К счастью для тех, кто оказывается на пути урагана, только 2-4 процента тепловой энергии переходит в кинетическую силу ветра. Но и этого вполне достаточно, чтобы вызвать огромные разрушения. Вторичные разрушения являются следствием нагона морской волны на берега и тропических ливней, обычно сопровождающих ураганы.

Ураганы, как правило, движутся со скоростью 15 километров в час по западному пути и часто набирают скорость, обычно отклоняясь к северному полюсу на линию 20-30 градусов северной широты. Но нередко они развиваются по более сложной и непредсказуемой модели. Но в любом случае ураганы способны вызвать громадные разрушения и потрясающие людские потери.

в. Катастрофы антропогенного происхождения и их экологические последствия

Ученые утверждают, что деятельность человека - главная причина глобального потепления на Земле.. Экологи из Национального центра атмосферных явлений в США уже составили температурный прогноз на ближайшее столетие. Если темпы загрязнения атмосферы останутся прежними, то в районе полюсов температура повысится на 8-10 градусов. Это приведет к затоплению островных государств и прибрежных зон материков. Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере.

К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже будет не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Потепление климата может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать. Еще жарче и суше станет в странах Северной Африки, Ближнего и Среднего Востока, одновременно океан зальет треть территории Бангладеш. Уйдут под воду Багамские острова в Карибском бассейне и Мальдивский архипелаг в Индийском океане. Начнется интенсивное таяние ледников в Гималаях и горных массивах Центральной Азии, что резко повысит угрозу наводнений в Индии, Пакистане, Китае. Этот же регион будет подвержен более частым тайфунам и ураганам со стороны моря.

Из-за потепления и таяния ледников могут потерять свое значение горнолыжные курорты в Альпах и других горных массивах Европы. Французские эксперты одновременно предвидят возможность отклонения Гольфстрима, что сделает более холодную зиму в равнинных территориях Европы. А это может привести к гибели, виноградников и ухудшению усло-вий земледелия в традиционных житницах Старого континента. Резкое сокращение популяции белых медведей, пингвинов, затопление обжитой полосы пляжей на десятках тысяч километров, глобальный дефицит пресной воды - таковы другие возможные последствий бесконтрольного выброса в атмосферу газов промышленного, коммунального, автомобильного происхождения.

Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.

Нарастают проблемы, связанные с истощением озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов.

Массовое сведение лесов - одна из наиболее важных глобальных экологических проблем современности. Леса, как известно, поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препят-ствуют снижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ. Однако уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере.

Несмотря на то что катастрофические последствия сведения лесов уже широко известны, уничтожение их продолжается. В настоящее время общая площадь лесов на планете составляет около 42 млн. км2, но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса занимали сто лет назад около 60% ее территории, а сейчас - это всего лишь около 17%. Значительно сократились площади лесов и в нашей стране.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Человек обедняет облик своей планеты. Однако, кажется, человечество уже осознает, что его существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьезные предупреждения ученых, прозвучавшие в декларациях Органи-зации Объединенных Наций, других международных организаций, начали находить отклик. В последние годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесных плантаций.

Серьезнейшей экологической проблемой стала проблема утилизации отходов ы промышленного и сельскохозяйственного производства. В настоящее время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и снижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные ми-неральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться в канализационные стоки, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле. Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужной человеку продукции и обезопасит окружающую среду.

В сельскохозяйственном производстве важно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения удобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорняками приводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поиски путей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях. В этом смысле ведутся работы по выведению сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются бактериальные и вирусные препараты избирательного действия, поражающие, например, только насекомых-вредителей.

Изыскиваются пути и способы биологической борьбы, т.е. ведется поиск и размножение естественных врагов, уничтожающих вредных насекомых. Разрабатываются высокоизбирательные препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать ощутимого дейст-вия на другие виды насекомых или иные организмы.

Очень сложные экологические проблемы возникают в связи с получением энергии на теплоэлектроэнергетических предприятиях. Потребность в энергии - одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности совре-менного сложно организованного человеческого общества, но и для простого .физического существования каждого человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях. Гидроэлектростанции, на первый взгляд, являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считали многие десятилетия, и в нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе, и людям.

Прежде всего строительство плотин на больших равнинных реках приводит к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано с переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий. Во-вторых, перегораживая реку, плотина создает непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек. В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность замедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки. В-четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов и оползням. Этот список отрицательных последствий строительства ГЭС на равнинных реках можно продолжать и далее.

Крупные высотные плотины на горных реках также представляют собой источники опасности, особенно в районах с высокой сейсмичностью. В мировой практике известно несколько случаев, когда прорыв таких плотин приводил к огромным разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.

С экологической точки зрения АЭС являются наиболее чистыми среди других ныне действующих энергетических комплексов. Опасность радиоактивных отходов полностью осознается, поэтому и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают надежную изоляцию от окружающей среды по крайней мере 99,999% всех получающихся радиоактивных отходов.

Следует учитывать, что фактические объемы радиоактивных отходов сравнительно невелики. Для стандартного ядерного энергоблока мощностью в 1 млн. кВт - это 3-4 м3 в год. Ясно, что с кубометром даже очень вредного и опасного вещества все же проще обращаться, чем с миллионом кубометров вещества просто вредного и опасного, как, например, с отходами тепловых электростанций, которые практически целиком поступают в окружающую среду.

Не все знают, что уголь обладает небольшой природной радиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее суммарные радиоактивные выбросы получаются выше, чем у АЭС. Но этот фактор второстепенный по сравнению с главным бедствием от установки на органическом топливе, наносимом природе и людям, - выбросами в атмосферу химических соединений, являющихся продуктами сгорания.

Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльской катастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимые экологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в нескольких направлениях.

Прежде всего ученые разрабатывают новые безопасные реакторы для атомных станций. Второе направление здесь связано с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Это - прежде всего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая и механическая энергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже созданы не только опытные, но и промышленные установки на этих источниках энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученые считают, что за ними большое будущее.

Рассмотрим некоторые черты современного состояния биосферы и процессы, происходящие в ней.

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов, биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

Как известно, с появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких жи-вотных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке, выпас скота в больших масштабах приводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии (разрушению) почвенного слоя (Средняя Азия, Северная Америка, юг Европы и США). Истреблены десятки видов животных в Европе, Америке, Африке.

Ученые предполагают, что истощение почв на территории древнего центральноамериканского государства майя в результате подсечно-огневого земледелия явилось одной из причин гибели этой высокоразвитой цивилизации. Аналогично в Древней Греции исчезли обширные леса в результате вырубки и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию почвы и привело к уничтожению почвенного покрова на многих горных склонах, повысило засушливость климата и ухудшило условия ведения сельского хозяйства.

Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли".

Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд. т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас CO2 в атмосфере составляет величину порядка 50000 млрд. т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности.

Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозолей (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.

Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение "парникового эффекта", то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие неблагоприятные последствия.

Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По данным экспертов ООН, в последние годы колебания продукции сельского хозяйства превышали 1%. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода десятков миллионов человек.

Катастрофически сокращаются леса на нашей планете, Нерациональные вырубки лесов и пожары привели к тому, что во многих местах, некогда сплошь покрытых лесами, к настоящему времени они сохранились лишь на 10-30% территории. Площадь тропических лесов Африки уменьшилась на 70%, Южной Америки - на 60%, в Китае лишь 8% территории покрыто лесом.

Загрязнение природной среды. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином "загрязненность". В общем виде загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологических функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание -над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное за-грязнение - результат деятельности человека.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн. т азота в год, а антропогенные - 35-50 млн. т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн. т и более 150 млн. т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое.

Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн. т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные за-грязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Специальные службы мониторинга (наблюдения) окру-жающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некото-рых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX около 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд. т руды, топлива, минеральных удобрений.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет, угля - через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 500-600 лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера. Существенное отличие имеют радиационные загрязнения.

Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топливам. Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселения тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

Заключение

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

В начале XX века человек начал активно вмешиваться в планетарное развитие Земли, посредством своей деятельности, которая зачастую приводила к техногенным катастрофам. Этот, уже не "естественный" вид катастроф служит в роли катализатора для природных катастроф.

Ведь механизм "экологических" катастроф предельно прост. Природа вся живет в круговоротах, человек же действует прямолинейно. Живя иллюзиями, он мнит себя властителем природы, развивает максимальную скорость - и не вписывается в очередной поворот. В результате - катастрофа.

Литература:

I. Основная

1. ** Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М., 1994.

2. ** Вайсберг Дж. Погода на Земле. Метеорология. Л., 1980.

3. ** Дворжак И.Г. Земля, люди, катастрофы. М., 1995.

4. ** Рязанов И.А. Великие катастрофы в истории Земли. М., 1996.

5. ** Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. М., 1994.

II. Дополнительная

1. * Концепции современного естествознания / Под ред. С.И. Самыгина. Ростов н/Д, 2001.

2. ** Лучшие рефераты. Концепции современного естествознания. Ростов н/Д, 2002.

3. * Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., 2002.

4. ** Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания. М., 2003.

* Соломатин В.А. История и концепции современного естествознания. М., 2002.

Страницы: 1, 2, 3