Введение.

Отношение человека к природе и взаимоотношения человека с природой стали своеобразным узлом различных аспектов экономи­ческой, культурной и общественной жизни человека. Происходит переоценка всех ценностей, и мы наконец сумеем осознать, что для человека нет привилегированного места в природе и космосе, что на Земле может существовать только то общество, которое живет в ор­ганическом единстве с окружающей природной средой.^

Термин «экология» был впервые введен в 1866 г. немецким ес­тествоиспытателем Э. Геккелем для обозначения одного из разде­лов биологии - изучения взаимодействия организмов со средой их обитания. И это понятие для человечества многие годы остава­лось на периферии его взгляда на мир, поскольку со времен Р. Бе­кона в европейском мышлении утвердилась идея о безграничных возможностях человеческой цивилизации.

В наше время понятие «экология» прочно укоренилось в мас­совом сознании. Примеры: экологизация промышленности, эко­логическая политика, экологическое мировоззрение. Экология заняла самостоятельное место в системе знаний. Экология - зна­ние современного типа развития общечеловеческой культуры. Заговорили об экологической фазе мирового прогресса.

Экология как научное направление стала в один ряд с биологи­ей, физикой, химией. А если включить в нее все разделы современ­ного естествознания, то тогда почти вся современная наука должна называться экологией. Возможно, надо говорить не о новой отрасли науки, а об экологизации всей системы знаний.

Происходящее - крутой поворот в научном мировоззрении. В истории науки известны периоды, когда происходила быстрая смена установленных парадигм. Так, в XVIII в. имел место пово­рот от теологии к материализму. Такие периоды принято назы­вать научными революциями. Поэтому можно сказать, что мы переживаем экологическую революцию.

Всем становится ясно, что многие, если не все без исключения, современные глобальные проблемы по сути экологические. Это и проблемы голода, энергетики, использования ресурсов мирового океана. Неэкологическое стало социально и экономически ущерб­ным и просто опасным для общества.^

Человечество осознало важность экологических проблем, ко­гда масштабы и интенсивность материальной деятельности людей стали такими, что естественная среда планеты перестала быть всеобщим поглотителем отходов производства, транспорта, быта и практически неисчерпаемым источником сырья и энергии, и когда возникли признаки необратимых деградационных процес­сов в обиталище жизни на Земле - биосфере. Экосистемы, фор­мировавшиеся миллионы лет, претерпевают существенные изме­нения, становятся неустойчивыми по отношению к внешним -человеческим воздействиям на глобальном уровне.

Что вызвало кризис, который мы называем экологическим, по­чему он происходит и развивается в конце XX в.? Основные при­чины две: рост народонаселения и научно-техническая революция. Еще в начале XX в. человечество насчитывало около 1 млрд, а к концу XX в. увеличилось в 6 раз (всего лишь за одно столетие!). Многие экологи указывают, что 1-1,5 млрд народонаселения - это предельно допустимое число разумных существ на Земле, чтобы ее природные ресурсы не истощались, а природа восполняла ущерб от техногенной деятельности естественным путем.

Научно-техническая революция вызвала к жизни неведомые и невероятные силы: авиационный и автомобильный транспорт, ядерную энергетику, химическую индустрию и т.д., и дело даже не в том, что эти и другие отрасли вредны для природы, просто именно они способствовали исчерпанию природных ресурсов, из-за них по­требление материалов и энергии в XX в. шло невероятными темпа­ми, опережая даже рост населения. Так, потребление энергии воз­росло в 10 раз, а материалов - в 9 раз. Чем богаче страна, тем больше природных ресурсов она потребляет. В США, например, при доле населения в несколько процентов от мирового потребляется до 40% мировых природных ресурсов.

Понятие «экологический кризис» впервые появилось в 1972 г. на страницах первого доклада Римского клуба - авторитетная международная ассоциация по изучению глобальных проблем современности (финансируется фирмами «Фиат» и «Фольксваген») «Пределы роста». Авторский коллектив под руководством американского кибернетика Д. Медоуза построил прогностическую модель мира, используя в качестве переменных факторов рост населения, капиталовложе­ния, занятое человеком земное пространство (степень нарушенно-сти экосистем), степень использования природных ресурсов, за­грязнения биосферы. Выводы доклада сводились к следующему: при сохранении темпов роста к тенденции развития экономики человечество придет к катастрофе и погибнет в 2100 г. К этому времени большая часть населения вымрет от голода и истощения. Природных ресурсов не хватит на производство необходимых материальных благ, из-за загрязнений окружающая среда станет не пригодной для обитания в ней человека..

Противоречие между целями человечества (улучшение качества жизни) и возможностями природы налицо. Вмешательство людей в естественные природные процессы гро­зит гибелью природы, а значит, и человечества. [(1) стр.3 -7]

Литосфера и её строение.

Литосфера - твердая оболочка Земли, толщина которой ко­леблется в пределах 50...200 км. Суша на Земле занимает около 29% поверхности земного шара. Верхняя часть литосферы образу­ет земную кору, толщина которой на континентах доходит до 50..75 км, а под дном океанов - 5...10 км, а нижняя - верхнюю часть мантии Земли.! Граница между этими частями литосферы определяется по скачку в изменении скорости распространения продольных и поперечных упругих сейсмических волн (так назы­вается граница Мохоровичича, или поверхность М).

Земная кора состоит из более 3 тыс. минералов. Однако наи­более распространены из них лишь 60, остальные находятся в рассеянном состоянии и встречаются редко. Доля распростране­ния пяти наиболее характерных для земной коры минералов, %:

Полевые шпаты 58,0

Простые силикаты 16,8

Кварц 12,6

Слюда 3,6

Глинистые материалы 1,1

Остальные материалы 7,9

ХимичеЛитофский анализ минералогического состава земной коры показывает, что она включает в основном легкие элементы по же­лезо включительно, а элементы, следующие в периодической сис­теме за железом, в сумме составляют лишь доли процента.

Приведем данные о содержании восьми основных элементов в земной коре, %:

ислород .46,8

Кремний 27,8

Алюминий 8,7

Железо 5,1

Кальций 3,6

Натрий 2,6

Калий 2,6

Магний 2,1

Прочие 0,7

На долю остальных химических элементов периодической системы приходится менее 1%. Среди самых распространенных химических элементов особая роль принадлежит кислороду. Так, его атомы составляют 46,8% массы земной коры и почти 90% объ­ема важнейших породообразующих минералов.

В биосферу входит только верхняя часть земной коры, причем нижняя граница биосферы имеет нечеткий, расплывчатый харак­тер, поскольку распространенность живых организмов от грани­цы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до нескольких десятков метров, однако с подземными водами мик­роорганизмы достигают и значительно больших глубин - порядка 2...3 км. Известны единичные случаи обнаружения микроорга­низмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин около 4...5 км. Положение границы сильно зависит от гео­логического строения местности, гидрогеологических условий и геотермического градиента. Геотермический градиент, характери­зующий прирост температуры горных пород земной коры при уг­лублении на каждые 100 м, в различных местах неодинаковый -обычно от 0,5...Г до 20°С, в среднем составляет около 3°С. Ос­новным же физическим фактором, определяющим границы дея­тельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство организмов не выдерживают дли­тельного пребывания при температуре, близкой к 100°С, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100°С. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрас­танием температуры. Поэтому реальное положение нижней гра­ницу биосферы пока точно не установлено.

| Человек существует в определенном пространстве, основной составляющей которого служит земная кора. В настоящее время человек оказывает сильнейшее техногенное влияние на литосферу,

что стало одним из факторов разрушения биосферы. Масштабы такого влияния огромны. Достаточно лишь отметить, что суммар­ная площадь, покрытая всеми видами инженерных сооружений (здания, шахты, дороги, каналы, трубопроводы, водохранилища и пр.), достигает 1/6 суши. В сильно урбанизированных районах Земли (Япония, США, Западная Европа, Гонконг) искусственные грунты покрывают 95...100% городских территорий, а их мощность достигает десятков метров. Глубина шахт, открытых карьеров дос­тигает 1000 м, а скважин различного назначения —4...5 км.

Наиболее интенсивное техногенное воздействие на литосферу происходит в двух направлениях: изменение и гибель ландшаф­тов, а также загрязнение и деградация почв.

Ландшафт -природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, вода, растительность, животные) взаимосвязаны. Ландшафты непрерывно развиваются под действием антропогенных и природных факторов. На приме­ре ландшафтов - аналогов экосистем — можно проследить тех­ногенные влияния на литосферу.

Почва - важнейший элемент наземной экосистемы и лито­сферы, продукт взаимодействия биоты и залегающих пород. Био­масса животных, располагаемых в почве, составляет до 80% от их общей биомассы. Последствия технического воздействия челове­ка на почву, ее состав внушительны по масштабам и могут при­вести к тяжелым последствиям.^

[(1) стр. 180-182]

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно высту­пает как минеральная основа биосферы, в настоящее время под­вергается все более возрастающему антропогенному воздейст­вию. В эпоху бурного экономического развития, когда в про­цесс производства вовлечена практически вся биосфера плане­ты, человек, по гениальному предвидению В. И. Вернадского, стал «крупнейшей геологической силой», под действием кото­рой меняется лик Земли,

Уже сегодня воздействие человека на литосферу прибли­жается к пределам, переход которых может вызвать необрати­мые процессы почти по всей поверхностной части земной ко­ры. В процессе преобразования литосферы человек (по данным на начало 90-х гг.) извлек 125 млрд т угля, 32 млрд т нефти, более 100 млрд т других полезных ископаемых. Распахано бо­лее 1500 млн га земель, заболочено и засолено 20 млн га. Эро­зией за последние сто лет уничтожено 2 млн га, площадь овра­гов превысила 25 млн га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов — 150 м, глубина шахт, пройденных для добы­чи золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных сква­жин — 6 км.

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является «базовой подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минималь­ного слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но, кроме того, литосфера служит ос­новным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к нево-зобновимым.

Почва, её строение и заражение.

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений — токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвен­ных организмов. При этом теряется способность почвы к са­моочищению от болезнетворных и других нежелательных мик­роорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для че­ловека, растительного и животного мира. Например, в силь­но загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохими­каты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы про­изводства; 4) газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пес­тицидов. Только в России используется более 100 индивиду­альных пестицидов при общем годовом объеме их производ­ства 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами рай­онами являются Краснодарский край и Ростовская область ( в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других разви­тых промышленных странах мира эта величина существенно выше (Лосев и др., 1993). Мировое производство пестицидов постоянно растет. Увеличивается и число их типов. Например, в США их количество^ достигло 900.

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье насе­ления многие ученые приравнивают к воздействию на челове­ка радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов наряду с некоторым увеличением уро­жайности отмечается рост видового состава вредителей, ухуд­шаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачи­вается естественное плодородие и т. д.

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пес­тицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограни­ченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет про­блему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкиехлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), ко­торые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и да­же малые их концентрации в результате биологического на­копления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммун­ную систему организма, а в более высоких концентрациях об­ладают выраженными мутагенными и канцерогенными свой­ствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вы­звать не только быстрый рост злокачественных новообразова­ний, но и поражать организм генетически, что может пред­ставлять серьезную опасность для здоровья будущих поколе­ний. Вот почему применение наиболее опасного из них — ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняю­щих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма не­гативным не только для человека, но и для всей фауны и фло­ры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его примене­ния, но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за пере­носа загрязняющих веществ ветром или поверхностным сто­ком воды (рис. 1).