Сергей Титов - Естествознание. Базовый уровень. 11 класс
В течение длительного времени число обитающих на земном шаре людей почти не увеличивалось. Как уже было сказано, население Земли в начале нашей эры, по приблизительным подсчётам, составляло 200–250 млн человек. За последующие полтора тысячелетия его численность возросла всего в два раза и составила 425–450 млн. Резкий скачок в скорости прироста населения Земли, особенно в Европе и отчасти в Азии, произошёл в конце XVIII в. Это было связано с улучшением гигиенических условий, увеличением продолжительности жизни, сокращением эпидемий и началом интенсивного промышленного производства. В начале XIX в. численность жителей Земли достигла 1 млрд, после чего продолжала стремительно нарастать. Из таблицы, составленной В. П. Максаковским (табл. 6), и из диаграммы (рис. 261) видно, что, для того чтобы число жителей нашей планеты достигло первого миллиарда, понадобилась вся история человечества до XVIII в., на следующий миллиард ушло 107 лет, на третий – 33 года, а затем каждые 12–13 лет стало равномерно прибавляться по миллиарду.
Таблица 6
Динамика численности населения Земли
Рис. 261. Рост численности населения Земли
Для всех этих миллиардов требуются пища, жильё, одежда, средства передвижения и прочее. Причём растёт не только количество людей, растут и потребности каждого из них. Ещё сто лет назад никто не думал об авиаперелётах, личном автомобиле и кондиционере. Да и электрическое освещение и центральное отопление считались роскошью. Теперь, по крайней мере в развитых странах, всё это стало необходимостью. А потребность в пище всегда была необходимостью и, разумеется, ею и осталась. Для того чтобы удовлетворять эту потребность, требуется оказывать постоянное давление на биосферу. Мы уже видели, к чему это может привести, но оценивали последствия совсем в других масштабах. В начале нашей эры требовалось прокормить в 30 раз меньше человек, чем сейчас, значит, за это время интенсивность земледелия и животноводства должна была возрасти не менее чем в 30 раз. За счёт чего этого можно достичь?
Увеличение производительности сельского хозяйства, как и других отраслей экономики, можно осуществлять двумя способами – экстенсивным и интенсивным. Первый требует расширения используемых земель, расширения использования природных ресурсов и возрастания потребления энергии. Второй основывается на внедрении новых, более эффективных технологий и методов производства.
Экстенсивные методы развития сельского хозяйстваЭкстенсивное расширение сельского хозяйства может происходить либо за счёт уничтожения природных экосистем, либо за счёт расширения орошаемого земледелия в пустынных районах. Природные экосистемы уничтожаются ради расширения посевных площадей, пастбищ, получения сырья (древесины), строительства населённых пунктов и промышленных объектов. Особенную опасность для биосферы представляет уничтожение лесов, которое, хотя и замедлилось в последние годы, всё же представляет собой катастрофическое явление. За последние 8 тыс. лет численность лесов на Земле сократилась примерно вдвое, а из оставшихся природные лесные экосистемы занимают лишь немногим более 20 %. Остальные так или иначе являются в значительной степени агроценозами. Это парки, сады и лесопосадки. В Европе настоящих биосферных лесов практически не осталось. Лучше всего сохранились хвойные леса, расположенные между арктической тундрой и лиственными лесами. Это два крупных лесных массива, один из которых находится в Сибири, а другой простирается через часть Канады и Аляски. Третья большая лесная территория – это тропический лес в бассейне Амазонки. Но и эти сохранившиеся леса находятся под угрозой уничтожения. В настоящее время наиболее интенсивно уничтожаются леса в развивающихся странах Африки и Азии, где до сих пор широко используют известное с древности подсечно-огневое земледелие, при котором сначала вырубают и сжигают большой участок леса, а затем на удобренной золой почве разводят сельскохозяйственные культуры. Так как демографический прирост в этих регионах наиболее высок, то используются любые меры, чтобы прокормить это возрастающее население.
Какую опасность для биосферы представляет уничтожение лесов? Прежде всего, это снижение содержания кислорода в атмосфере. Не зря крупные лесные массивы, особенно тропические леса, называют «лёгкими планеты». Кроме того, снижение площади лесов приводит к изменению гидрологического режима, обмелению рек и эрозии почв.
Активное развитие орошаемого земледелия привело к тому, что перерасход воды стал одной из глобальных экологических проблем современности. Пять тысяч лет назад земледельцы древнего Шумера и Вавилона, работая кирками и мотыгами, за несколько сотен лет превратили окрестности своих городов в пустыню. А в наше время при использовании современной техники для орошения пустынных земель Центральной Азии за несколько десятков лет было практически полностью уничтожено Аральское море, бывшее четвёртым по величине озером в мире, равным по площади Ирландии (рис. 262). Соль с его высохшего дна разносится ветром, вызывая засоление почв на многие сотни километров вокруг, а ещё недавно там процветало рыболовство, на берегах цвели сады, обитало множество видов птиц и зверей.
Рис. 262. Уменьшение акватории Аральского моря. Спутниковая съёмка, сделанная летом 2002 г. Красной линией показаны границы воды по состоянию на 1960 г.
Интенсивные методы развития сельского хозяйстваИнтенсивные методы развития сельского хозяйства тоже не лучшим образом влияют на окружающие экосистемы. В почву приходится вносить большое количество минеральных удобрений, что существенно изменяет солевой баланс среды. Для борьбы с насекомыми, сорняками и паразитирующими грибами, снижающими урожайность сельскохозяйственных культур, используют соответственно инсектициды, гербициды и фунгициды. Эти ядовитые вещества уничтожают не только «вредные» организмы, но и многие другие, обитающие в окрестности и являющиеся важными компонентами экологических систем. С полей и пастбищ органические вещества, минеральные удобрения, отходы животноводства, инсектициды, гербициды и фунгициды попадают в воду и загрязняют окружающие водоёмы, сильно влияя на их видовой состав.
Увеличение объёмов промышленного производства приводит к загрязнению природной среды продуктами технологических процессов. Хотя в промышленности часто используют интенсивные методы, основанные на использовании новых прогрессивных технологий, эти технологии не всегда бывают безопасными. При сжигании огромного количества топлива и в результате переработки химического сырья в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, азота, соединений серы и солей тяжёлых металлов. Всё это приводит к повышению заболеваемости среди жителей ближайших территорий. Растворяясь в капельках атмосферной влаги, оксиды серы и азота выпадают на землю в виде кислотных дождей, что наносит особый вред водным экосистемам, лесам и их обитателям.
Канализационные стоки, которые сбрасывают в моря без предварительной очистки, создают угрозу здоровью людей. Из-за аварий танкеров и трубопроводов в океан ежегодно выливается около 5 млн т нефти. Сбросы промышленных предприятий, поверхностные стоки со свалок часто загрязнены тяжёлыми металлами и синтетическими органическими веществами. Соли тяжёлых металлов (свинца, ртути, меди, цинка, хрома, кадмия и др.) вызывают у человека отравления с тяжелейшими физиологическими и неврологическими последствиями. Многие искусственные органические соединения настолько напоминают природные, что усваиваются организмом, но, включаясь в обмен веществ, полностью нарушают его нормальное функционирование. В результате возникают заболевания почек, печени, бесплодие и многие другие физиологические расстройства. Особенно опасны ядовитые соединения, которые не разлагаются и, проходя через пищевые цепи, накапливаются в организмах.
Парниковый эффектПомимо локальных изменений среды, происходящих в непосредственной близости от источника загрязнения, существуют глобальные изменения, способные если не полностью уничтожить, то во всяком случае радикально изменить всю биосферу Земли. К ним, в частности, относится широко известный парниковый эффект – уменьшение оттока тепла с земной поверхности и, как следствие, повышение средней температуры Земли (рис. 263). Причиной парникового эффекта является то, что солнечный свет, падающий на Землю, находится в видимой части спектра и свободно проходит через верхние слои атмосферы. Падая на земную поверхность, он нагревает её и отражается уже в виде инфракрасного (теплового) излучения, которое задерживают содержащиеся в верхних слоях атмосферы пары воды и такие газы, как углекислый газ, метан и оксид азота. О существовании парникового эффекта было известно ещё в XIX в., но в последнее время отмечено его увеличение, связанное в первую очередь с повышенным выбросом промышленными предприятиями углекислого газа.
