Российский химико-технологический университет

им. Д.И.Менделеев

Проблемы устойчивого развития

Контрольная работа

Вариант №1

Выполнил:

Москва 2008 год.

Контрольная работа №1

1. Причины возникновения неустойчивостей в биосфере.

2. Динамика роста населения Земли.

3. Источник энергии звёзд.

4. Систематика живых организмов. Основные таксоны.

5. Фотосинтез и формирование атмосферы.

1. Биосфера — сложнейшая нелинейная система, развивающаяся в силу законов самоорганизации. И при этом она крайне неустойчива. Это положение тоже требует пояснений, поскольку ряд авторов утверждают прямо противоположное.

Как и всякая сложная существенно нелинейная система, биосфера может функционировать в окрестностях различных атракторов. Лучше сказать — развиваться в разных «каналах эволюции». Неустойчивость (нестабильность) биосферы состоит в том, что в силу тех или иных причин происходит смена эволюционных каналов, а переход из одного канала в другой означает качественное изменение структуры биосферы, изменение механизмов ее саморазвития. По терминологии Анри Пуанкаре, происходит бифуркация, по терминологии Рене Тома, — катастрофа. И история биосферы знает множество катастроф.

Так, одна из первых катастроф, ныне уже достаточно хорошо понятых, была связана с ликвидацией прокариотной биосферы. Прокариоты, освоившие фотосинтез, стали производить кислород, смертельно опасный для прокариотов. В результате структура биосферы изменилась, и установилось главенство эукариотов, обладавших кислородным дыханием.

2. По сообщениям Американского Управления Переписью Населения, население Земли пересекло 6-миллиардную отметку 19 июля 1999 года. Каждую минуту на нашей планете рождается примерно 250 и умирает 103 человека, то есть прирост населения Земли - около 147 человек каждые 60 секунд.

Существуют и другие оценки населения Земли. Так, по данным ООН день пересечения отметки в 6 миллиардов - 12 октября 1999 года - то есть почти тремя месяцами позже.

Население мира растет:

• 1 миллиард в 1804 году

• 2 миллиарда в 1927 году (123 года спустя)

• 3 миллиарда в 1960 году (33 года спустя)

• 4 миллиарда в 1974 году (14 лет спустя)

• 5 миллиардов в 1987 году (13 лет спустя)

• 6 миллиардов в 1999 году (12 лет спустя)

Прогнозы на дальнейший рост населения Земли:

• 7 миллиардов в 2013 году (14 лет спустя)

• 8 миллиардов в 2028 году (15 лет спустя)

• 9 миллиардов в 2054 году (26 лет спустя)

3. Источники энергии звезд. Наиболее очевидным свойством звезд является то, что они светятся, точнее, являются самосветящимися телами. За счет чего покрываются их энергетические потери? Этот вопрос возник, как только был сформулирован закон сохранения энергии, однако найти исчерпывающий ответ на него сумели лишь век спустя.

Обычно думают, что главная трудность проблемы - в огромной мощности выделения энергии на Солнце и звездах. В действительности дело вовсе не в этом. Удельный темп энерговыделения на Солнце и в звездах более чем скромный. Так, в расчете на один грамм своего вещества Солнце ежесекундно выделяет всего по 2 эрга. По обыденным земным меркам это совершенно ничтожный темп энерговыделения - как в куче гниющих осенних листьев. В человеческом теле темп выделения энергии на четыре порядка выше, чем в Солнце. Однако чтобы поддерживать такой уровень производства энергии, нам нужно трижды в день есть. А Солнце (и звезды) светят миллиарды лет, не питаясь.

Итак, истинная проблема состоит в том, что звезды светят очень и очень долго. За это время они успевают высветить действительно огромные количества энергии. Откуда же она черпается? Как уже говорилось, вопрос был поставлен в 40-е годы XIX века, с открытием закона сохранения энергии. Сразу же стало ясно, что источником энергии в принципе может быть гравитация. Так, Роберт Мейер, один из первых открывателей закона сохранения энергии, полагал, что Солнце светится за счет кинетической энергии выпадающего на него метеорного вещества. Любопытно, что в течение многих десятилетий гипотеза Мейера считалась, чуть ли не смехотворной и упоминалась лишь как исторический курьез. Однако теперь мы знаем, что модернизированный вариант механизма Мейера - аккреция - играет в мире звезд важную роль. Другой открыватель принципа сохранения энергии Герман Гельмгольц предположил, что свечение Солнца может поддерживаться его медленным вековым сжатием, что приводит, разумеется, к выделению гравитационной энергии. Вскоре вслед за Гельмгольцем Дж. Томсон (более известный нам как лорд Кельвин; титул лорда он получил за научные заслуги) уточнил его оценку времени такого сжатия, учтя неоднородность в распределении солнечного вещества вдоль радиуса. За счет такого, как мы теперь говорим, кельвиновского сжатия Солнце могло бы, заметно не меняясь, светить лишь десятки миллионов лет. Любопытно, что сам Кельвин, а вслед за ним и многие другие, рассматривали это как серьезный аргумент против правильности дарвиновских представлений о биологической эволюции, требовавшей, по крайней мере, на порядок больших времен. В конце XIX века вера в закон сохранения энергии была незыблема - а никакого другого источника энергии звезд, кроме самогравитации, видно не было. Правда, оценки возраста Земли, получавшиеся средствами геологии, давали, по крайней мере, сотни миллионов лет, что указывало на необходимость поиска какого-то дополнительного источника солнечной энергии. Ситуация резко обострилась, можно сказать стала катастрофической, вскоре после открытия радиоактивности. Первые же надежные определения возраста Земли показали, что он не менее 1.5 миллиарда лет (современная оценка - 4.6 миллиарда). Отыскание источника энергии Солнца и звезд стало одной из жгучих проблем естествознания. К середине 20-х годов выяснилось, что таким источником в принципе могли бы служить ядерные реакции, ведущие к превращению водорода в гелий. Масса четырех протонов слегка превосходит массу ядра атома гелия - альфа-частицы, так что при таком процессе превращалось бы энергию около 0.7% массы покоя. Но по соотношению Эйнштейна E = mc² при превращении в энергию даже очень малой массы m выделяется колоссальная энергия, так как множитель пропорциональности - квадрат скорости света c² - очень велик (в системе СГС - порядка 1021). Горячим проповедником идеи термоядерного горения водорода в 20-е годы был фактический создатель теории внутреннего строения звезд А.Эддингтон. Однако поначалу эта идея встретила серьезные возражения Резерфорда и его коллег. Температура в центре Солнца, рассчитанная самим же Эддингтоном (20 млн. кельвинов) и оказавшаяся, как мы теперь твердо знаем, близкой к действительной (15.5 млн. кельвинов), явно недостаточна для того, чтобы за счет кинетической энергии своего теплового движения протоны могли преодолеть электростатическое кулоновское отталкивание и сблизиться настолько, чтобы вступили в игру ядерные силы. Расхождение было очень серьезным - на три порядка по температуре. "Пойдите поищите местечко погорячее" - вот что постоянно слышал Эддингтон от своих коллег-физиков... Решение проблемы пришло с развитием квантовой механики. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, говорить о точном местоположении частицы не имеет смысла - она как бы размазана по некоторой области пространства и с разной вероятностью может быть обнаружена в разных местах. Это, в частности, делает возможным присутствие частицы и в тех областях пространства, где классические законы сохранения энергии и импульса это строго запрещают. В итоге непреодолимый для классической частицы кулоновский потенциальный барьер становится как бы "полупрозрачным" (так называемый туннельный эффект). Первыми на роль этого эффекта для решения загадки источников звездной энергии в 1929г. указали Р. Аткинсон и Ф. Хаутерманс. Созданная в это же примерно время Г.А. Гамовым теория альфа-распада дала математический аппарат, положенный в конце тридцатых годов в основу количественной теории термоядерных реакций в недрах звезд.

4. В настоящее время на Земле описано более 2,5 млн. видов живых организмов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше, так как многие виды микроорганизмов, насекомых и др. не учтены. Кроме того, считается, что современный видовой состав - это лишь около 5% от видового разнообразия жизни за период ее существования на Земле.

Для упорядочения такого многообразия живых организмов служат систематика, классификация и таксономия. Систематика - раздел биологии, занимающийся описанием, обозначением и классификацией существующих и вымерших организмов по таксонам. Классификация - распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп - таксонов. Таксономия - раздел систематики, разрабатывающий теоретические основы классификации. Таксон - искусственно выделенная человеком группа организмов, связанных той или иной степенью родства и, в то же время, достаточно обособленная, чтобы ей можно было присвоить определенную таксономическую категорию того или иного ранга. В современной классификации существует следующая иерархия таксонов: царство, отдел (тип в систематике животных), класс, порядок (отряд в систематике животных), семейство, род, вид. Кроме того, выделяют промежуточные таксоны: над- и подцарства, над- и подотделы, над- и подклассы и т.д.

От Аристотеля до Карла Линнея классификация была искусственной, так как в ее основе лежало не истинное родство организмов, а их сходство по некоторым признакам. Дарвин заложил основы естественной классификации, построенной на принципах общности происхождения организмов. Карл Линней ввел в науку бинарную номенклатуру, по которой название вида складывается из двух латинских слов. Первое обозначает название рода, второе - собственно вида (Homo sapiens).

Систематика существующих на Земле организмов постоянно изменяется и обновляется. В настоящее время систематика живых организмов представляется следующим образом:

I. Неклеточные формы. Царство Вирусы.

II. Клеточные формы.

1. Надцарство Прокариоты:

1) царство Бактерии,

2) царство Архебактерии,

3) царство Прокариотические водоросли:

а) отдел Синезеленые водоросли, или Цианеи,

б) отдел Прохлорофитовые водоросли или Прохлорофиты.

По другой классификации в надцарстве Прокариоты выделяют одно царство Дробянки, которое включает три подцарства: Бактерии, Архебактерии и Цианобактерии.

2. Надцарство Эукариоты:

1) царство Растения:

а) подцарство Багрянки,

б) подцарство Настоящие водоросли,

в) подцарство Высшие растения;

2) царство Грибы:

а) подцарство Низшие грибы (одноклеточные),

б) подцарство Высшие грибы (многоклеточные);

3) царство Животные:

а) подцарство Простейшие, или Одноклеточные,

б) подцарство Многоклеточные.

5. Фотосинтез  — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Различают оксигенный и аноксигенный типы фотосинтеза. Оксигенный гораздо более широко распространён, его осуществляют растения, цианобактерии и прохлорофиты. Выделяют три этапа фотосинтеза: фотофизический, фотохимический и химический. На первом этапе происходит поглощение квантов света пигментами, их переход в возбуждённое состояние и передача энергии к другим молекулам фотосистемы. На втором этапе происходит разделение зарядов в реакционном центре, перенос электронов по фотосинтетической электронотранспортной цепи, что заканчивается синтезом АТФ и НАДФН. Первые два этапа вместе называют светозависимой стадией фотосинтеза. Третий этап происходит уже без обязательного участия света и включает в себя биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии. Чаще всего в качестве таких реакций рассматривается цикл Кальвина и глюконеогенез, образование сахаров и крахмала из углекислого газа воздуха. Первые процессы фотосинтеза у цианобактерий появились ещё в архейскую эру.

Атмосфера и гидросфера сформировались благодаря деятельности вулканов. Известны две основные гипотезы возникновения на Земле гидросферы и атмосферы. Первая сводится к следующему. Если Земля была однажды полностью расплавлена, большая часть воды и многих других веществ одновременно улетучилась тогда в горячую древнюю атмосферу. Позже, когда Земля застыла, водяной пар сконденсировался и образовался первичный океан. Согласно этой гипотезе, современная атмосфера и океан являются простым остатком горячей древней атмосферы. Вторая гипотеза основывается на толковании сложного и сравнительно малоизученного процесса «дегазации» пород в глубоких недрах Земли. Можно наметить два варианта второй гипотезы:

а) вода и другие летучие вещества выделились из недр Земли за очень короткий период времени на заре земной истории;

б) эти летучие вещества выделялись из глубин Земли постепенно и примерно с одной и той же скоростью в течение значительного геологического времени.  В конце концов, молодая Земля была окружена плотной оболочкой паров и газов — праатмосферой, которая существенно отличалась от современной атмосферы не только температурой и давлением, но и, прежде всего химическим составом. В нее входили такие же газы, которые выделяются действующими вулканами современной геологической эпохи. Она состояла, по-видимому, из двуокиси углерода, азота, водяного пара, различных углеводородов, аммиака и других газообразных соединений, а также благородных газов. Эта праатмосфера обладала собственно восстановительными свойствами. Облака горячего газа, возможно, полностью окутывали Землю в течение длительного времени. 

Процесс застывания и охлаждения земной коры около 4 млрд. лет назад продвинулся настолько, что постепенно была достигнута и, в конце концов, пройдена точка кипения воды — 100°С. Тогда началось осаждение водяного пара из праатмосферы в виде дождей, которые первое время с трудом достигали поверхности Земли вследствие все еще высокой ее температуры и тут же вновь испарялись. Однако после того как поверхность оказалась способной принимать воду, осадки стали выпадать с большей силой и в огромных количествах, при этом вода пропитывала высохшую поверхность. Началось формирование водной оболочки Земли — гидросферы, возникли первые моря. 

Как атмосфера, так и гидросфера ранней Земли являются продуктами вулканизма и сформировались в результате дегазации Земли. Масса воды, осаждавшаяся из атмосферы, вымывала значительную часть кислот, поэтому первоначальные моря представляли собой кислотный раствор. Их преобразование в современный солевой раствор является опять-таки следствием взаимодействия с продуктами разрушения первичной вулканической коры Земли, подвергшимися выветриванию и перенесенными в море. 

Однако и восстановительная атмосфера, возникшая в результате вулканической дегазации, подверглась процессу постепенного преобразования, существенное участие в котором принимали древнейшие растительные организмы. 

Из всех вулканов подводные их представители должны рассматриваться в качестве особо благоприятной среды для образования более высокоорганизованных молекул из упомянутых выше газов, они могли сыграть решающую роль в возникновении жизни на Земле.

Контрольная работа №2

1. Виды ресурсов.

2. Чем определяется пределы устойчивого потребления материалов и энергии.

3. Влияние качества ресурсов на экономику их добычи и экологическое состояние окружающей среды.

4. Хлорный цикл озона.

5. Основные факторы, влияющие на парниковый эффект и их относительная роль.

1. Сейчас человек в своей хозяйственной деятельности освоил почти все доступные и известные ему виды ресурсов, как возобновимых, так и невозобновимых.

Минеральные ресурсы

В отличие от возобновимых ресурсов, которые при их правильном использовании оказываются практически неистощимыми, полезные ископаемые можно использовать лишь один раз, после чего они исчезают. Эти ресурсы невозвратимы. Темпы их образования неизмеримо медленнее, чем темпы добычи.

О важности минеральных ресурсов можно судить по их разнообразию и многостороннему использованию в повседневной жизни.

Некоторые минералы столь же важны для жизни и здоровья людей, как воздух и вода. Поваренная соль, например, без которой не может обходиться человек, была объектом обмена на всем протяжении человеческой истории. Она стала и важнейшим промышленным сырьем – ее запасы в земной коре и в океане очень велики и человечество располагает этим ресурсом в изобилии.

Иначе обстоит дело с минеральным топливом и металлами. Многие из них не являются ни изобильными, ни дешевыми и потому должны находиться под охраной как исчезающий вид ресурсов.

Темпы эксплуатации земных недр ускоряются из года в год, поэтому необходимо обеспечить рациональное и полное их использование.

Земельные ресурсы.

Почва – поверхностный плодородный слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и животных организмов, особенно микроорганизмов. Почвенные ресурсы являются одной из самых необходимых предпосылок обеспечения жизни на Земле. Однако их роль в настоящее время недооценивается. Почва как элемент биосферы призвана обеспечить биохимическую среду для человека, животных и растений. Только почвой могут быть обеспечены полноценные условия для производства продуктов питания, корма для животных. Неотъемлемыми функциями почва как природного тела является накопления атмосферных осадков и регулирование водного баланса, концентрация элементов питания растений, образование и обеспечение чистоты подземных вод.

При интенсивном использовании земли необходимо одновременно заботиться и об увеличении плодородия почвы. Земельный фонд России составляет 1709,7 млн. га. Около 1100 млн. га земель находится в зоне вечной мерзлоты. Сельскохозяйственные угодья занимают только 13% площади земельного фонда страны и имеют тенденцию к сокращению. За последние 25 лет площади сельхозугодий сократились на 33 млн. га, несмотря на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. Основными причинами уменьшения сельхоз-угодий являются появление эрозии почв, недостаточно регламентируемый отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, подтопление и заболачивание, зарастание лесом и кустарником.

Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветром.

Водные ресурсы.

Вода – основа жизни на Земле и ее родина. К сожалению, обилие воды только кажущееся, в действительности гидросфера – самая тонкая оболочка Земли, потому что на воду во всех ее состояниях и во всех сферах приходится менее 0,001 массы планеты. Природа устроена так, что вода постоянно обновляется в едином гидрологическом круговороте и охрана водных ресурсов должна осуществляться в самом процессе использования вод путем влияния на отдельные звенья круговорота воды. Потребности в воде возрастают из года в год. Промышленное значение воды очень велико, так как практически все производственные процессы требуют большого ее количества. Основная масса воды в промышленности используется для получения энергии и охлаждения.

Лесные ресурсы.

Леса – национальное богатство народа, источник получения древесины и других видов ценного сырья, а также стабилизирующий компонент биосферы. Они имеют очень большое эстетическое и восстановительное значение. Рациональное использование и сохранение лесов в настоящее время приобретает большое значение для европейской части России и Урала, где сосредоточены сравнительно небольшие лесные ресурсы и основные производственные мощности промышленных предприятий, а также большинство населения страны. Для упорядочения пользования лесами государственного значения и предупреждения истощения древесных запасов в малолесных районах леса разделены на три группы. К первой группе относятся леса, выполняющие преимущественно следующие функции: водоохранные, защитные (противоэрозионные), санитарно- гигиенические и оздоровительные (городские леса, леса зеленых зон вокруг городов). Ко второй группе относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, имеющие защитное и ограниченно эксплуатационное значение, а также леса с недостаточными лесосырьевыми ресурсами, для сохранения защитных функций которых, непрерывности и неистощимости пользования им требуется более строгий режим лесопользования. К третьей группе относятся леса много лесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение и предназначенные для непрерывного удовлетворения потребностей народного хозяйства в древесине без ущерба защитных свойств этих лесов. В лесах третьей группы ведущее место занимает использование целевых ресурсов (в первую очередь древесины).

В свете современных вопросов охраны окружающей среды и рационального использования лесных ресурсов большое значение приобретает освоение лесов третьей группы, совершенствование эксплуатации леса и переработки древесины, дальнейшее повышение продуктивности насаждений, эффективное использование побочных продуктов леса. Быстро растет и рекреационное значение лесов, расположенных в местах с развитой промышленностью, около больших городов. Рекреационная ценность лесов порой превосходит стоимость получаемой от них древесины. При скоплении в лесах отдыхающих возникает рекреационная нагрузка. Это может оказаться опасным для продолжения естественного развития и нормального существования лесных массивов, биогеоценозов. Если участок леса сильно поврежден вытаптыванием почвы, его нужно исключить из пользования на 3-5 лет и более. Нужно тщательно выполнять все правила противопожарной охраны, запрещать прогулки, отдых и сбор грибов и ягод в молодых лесонасаждениях. С развитием урбанизации огромное значение приобретают зеленые насаждения в городах. Зеленые насаждения – древесно-кустарниковая, цветочная и травянистая растительность, элементы благоустройства озелененных территорий – являются эффективным средством экологической защиты города, они повышают комфортность, эстетичность городской среды, могут на 20% и более уменьшить силу городского шума, так как служат преградой для распространения звуковых волн. Зеленые насаждения общего пользования не могут быть приватизированы или сданы в аренду и являются общегородской муниципальной собственностью без права изменять назначение этих территорий и отчуждений части их под другие цели. Недопустимы любые формы хозяйственной деятельности, наносящие невосполнимый вред зеленому фонду города.

2. Все живые системы являются открытыми для обмена энергией. В окружающей их среде есть огромное количество даровой энергии Солнца, а в составе самой живой системы есть компоненты, обладающие механизмами, позволяющими эту энергию улавливать (извлекать), концентрировать, а затем снова рассеивать в окружающую среду. Как рассмотрено выше, рассеивание энергии, то есть увеличение энтропии, - это процесс, характерный для любой системы, как неживой, так и живой, а самостоятельное улавление и концентрирование энергии - это способность только живой системы. При этом происходит извлечение порядка, организации из окружающей среды, то есть выработка отрицательной энергии - негоэнтропии. Такой процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией. Он ведет к уменьшению энтропии живой системы, противодействует ее уравновешиванию с окружающей средой, то есть росту энтропии, что для живой системы при достижении максимальной энтропии - равновесия с окружающей средой - означает смерть.

Таким образом, любая живая система, в том числе и экосистема, поддерживает свою жизнедеятельность благодаря, во-первых, наличию в окружающей среде в избытке даровой энергии; во-вторых, способности за счет устройства составляющих ее компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а, использовав - рассеивать в окружающую среду.

Даровая энергия окружающей среды - это энергия Солнца.

Доходящая до Земли энергия Солнца распределяется следующим образом: 33 % ее отражается облаками и пылью атмосферы (это так называемое альбедо или коэффициент отражения Земли); 67 % поглощается атмосферой, поверхностью Земли и океаном. Из этого количества поглощенной энергии лишь около одного процента расходуется на фотосинтез, а вся остальная энергия, нагрев атмосферу, сушу и океан, переизлучается в космическое пространство в форме невидимого теплового (инфракрасного) излучения. Этого одного процента энергии достаточно для обеспечения ей всего живого вещества планеты и поддержания им состояния с низкой энтропией. Как распределяется эта энергия между компонентами биотической структуры?

Улавливают энергию Солнца и превращают ее в потенциальную энергию органического вещества растения - продуценты. Весь остальной живой мир получает необходимую для жизнедеятельности энергию, в основном поедая их.

Перенос энергии пищи от ее источника - продуцента через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой или трофической цепью.

3. Потребление и загрязнение энергетических, растительных и других сырьевых ресурсов в настоящее время достигли пределов возможного самовоспроизводства и самоочищения природы. Из недр земли в среднем ежегодно добывается до 100 млрд. тонн руды, топлива и различных строительных материалов, в том числе природного газа и нефти до 5 млрд. т. Ежегодно в атмосферу выбрасывается более 200 млн. тонн оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы. В Мировой океан попадает до 10 млн. тонн нефти. Площади почв, пригодные для земледелия, уменьшаются на 6— 7 млн. га. ежегодно. Нарушение естественных экологических балансов и перегрузка экосистем являются причинами многих необратимых процессов, происходящих в природной среде. Очевидно, что такие радикальные изменения представляют; реальную угрозу для существования человечества. Прежде всего, ухудшается «качество жизни», что связано главным образом с ухудшением здоровья населения, условий труда и отдыха. Потери рабочего времени в результате повышенной заболеваемости; населения из-за загрязнения окружающей среды обусловливают снижение эффективности использования трудовых ресурсов. Вследствие снижения продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий, рыбопродуктивности водоемов и их рекреационной ценности и т. д., многие природно-сырьевые ресурсы утрачивают свою народнохозяйственную значимость.

И, наконец, в результате коррозионных процессов и засорения технологического оборудования повышается износ основных фондов. Предположение о влиянии экономической деятельности на окружающую среду и необходимости обеспечения восстановления природы было высказано еще Ф. Кенэ в 1758г., когда он попытался разработать методы оценки макроэкономических потоков. Однако после физиократов эта проблема экономистами была практически забыта и, все внимание сосредоточилось на анализе законов внутреннего функционирования экономики. И только с середины XX в., когда эксплуатация природы достигла предела, возник абсолютный недостаток в природных ресурсах и, загрязненная природная среда превратилась в угрозу жизни человека, стала очевидна глобальность взаимосвязей «экономика — окружающая среда».

При решении проблемы взаимодействия экономики и окружающей среды определились две основные точки зрения: экономическая (антропоцентрическая) и экологическая. С антропоцентрической точки зрения природная среда представляет ценность в том случае, если ее можно использовать в производственных и рекреационных целях, и совершенно безразлично, что при этом нарушается природное равновесие и создается угроза исчезновения живых организмов. По мнению сторонников этой точки зрения, назначение окружающей среды — предоставление ресурсов для экономического использования и поглощение нежелательных отходов антропогенной деятельности. Следовательно, учет проводится с целью контроля за эксплуатацией природных ресурсов и принятия мер по сохранению (возобновлению) их потенциальных производственных функций.

С экологической точки зрения экономика рассматривается как часть системы экологического учета, или как одна из совокупностей природы. Этой концепции было отдано предпочтение, когда экономический и демографический рост достигли своих пределов на земном шаре. При комплексном эколого-экономическом учете обеспечивается контроль за воздействием экономической деятельности на количественное и качественное состояние окружающей среды с целью определения оптимальных экологически безопасных взаимоотношений между средой и человеком. В настоящее время наблюдается тенденция синтеза экологического и антропоцентрического подходов к окружающей среде. Речь идет о концепции устойчивого развития, согласно которой сиюминутная выгода от использования природных ресурсов должна уступить место долгосрочной программе сохранения, во-первых, тех функций природной среды, которыми пользуется человек, а во-вторых, самой природы, так как именно нетронутая природа, будучи частью природного наследия, может оказаться необходимым условием жизни человека. Концепция устойчивого развития, разработанная в рамках ООН, оказала определенное влияние на характер комплексной системы экономического и экологического учета, задачей которой является информационное обеспечение. Эта задача решается путем согласования показателей экономического учета и статистики окружающей среды и природных ресурсов. При более подробном рассмотрении особенностей этой системы возникает необходимость изложения основных показателей статистики окружающей среды и природных ресурсов на национальном уровне.

Статистика окружающей среды и природных ресурсов — отрасль социально-экономической статистики, включающая комплексные показатели, которые характеризуют состояние окружающей среды, наличие и качество природных ресурсов, взаимодействие человека и окружающей природной среды, влияние антропогенной деятельности на состояние окружающей среды и реакцию общества на последствия этой деятельности.

В настоящее время статистикой окружающей среды охвачены все компоненты природной среды, и в первую очередь такие, как воздух, вода, земля, растительный и животный мир, недра.

4. К середине 70-х годов уже были известны две группы химических соединений антропогенного происхождения (семейство азота и семейство водорода) ведут войну со стратосферным озоном. В 1974 году химики Ф. Шервуд Роуленд и Марио Молинена привлекли внимание мировой научной общественности к возможности протекания наряду с реакциями:

Cl + O3 = ClO +O2,

Cl + O = Cl + O2,

и каталитического цикла.

В этих реакциях атом хлора и молекула ClO являются катализаторами, а гибнут все те же атомы O и молекулы O3. При этом важно, что скорость распада озона на одну молекулу Cl или ClO примерно в шесть раз выше, чем на одну молекулу NO или NO2.

При попадании молекул фреонов в стратосферу на них будет действовать солнечное ультрафиолетовое излучение, которое приведет к разрушению (фотодиссоциации) молекул фреонов. Это разрушение происходит таким образом, что отрывается один атом хлора, оставшиеся радикалы легко окисляются имеющимися в избытке молекулами кислорода, давая молекулу окиси хлора и новый (устойчивый) радикал. Таким образом, в результате диссоциации одной фреона образуются две активные хлорсодержащие частицы атом хлора и молекула ClO, которые, как мы видели, включаются в каталитический цикл разрушения озона.

Хлорный цикл представляет наибольшую опасность для жизни озонового слоя. Развитие цивилизации приводит к всё более убыстряющемуся выбросу хлорных соединений в атмосферу, и одну из ведущих ролей в этом процессе играют так называемые фреоны.

Фреоны представляют собой хлор-, фтор-, углерод-, содержащие соединения. Они появились еще в 20-х годах при развитии холодильной техники как хороший (недорогой и неядовитый) заменитель использовавшегося прежде аммиака. В дальнейшем фреоны получили широкое распространение при производстве различных аэрозолей (дезодорантов, лаков, инсектицидов и т.д.), а также в других областях техники (смазки, антикоррозийные покрытия, изготовления пенопластов и т.д.). Наиболее распространенными являются – CFCl3 и CF2Cl2. К фреонам также относятся фторуглеродные соединения, в которые вместо хлора входит бром. Так, в списке фреонов есть, например, CF3Br .

В ходе изучения возможности разрушения озона под действием хлорного цикла выяснилось, что фреоны не являются единственным источником антропогенного хлора в атмосфере. Мировая химическая промышленность выпускает в больших количествах и другие хлорсодержащие соединения. К ним, прежде всего, относятся четыреххлористый углерод CCl4 и дихлорэтан CH2Cl – CH2Cl. Эти вещества являются промежуточными соединениями при многих важных химических процесса, и их поступление в атмосферу связано в основном с технологическими потерями. В настоящее время их вклад в загрязнение атмосферы (и, соответственно, в разрушение озона) значительно уступает вкладу фреонов. Однако отметим, что при принятии на международном уровне эффективных мер по резкому уменьшению производства и использования фреонов, роль других хлорсодержащих веществ возрастет. Фактически (при нереальном положении, что выпуск фреонов прекращен полностью) такие вещества, как четыреххлористый углерод, дихлорэтан, хлористый этил и т.д. станут ограничителем наших возможностей уменьшить выброс хлора в атмосферу, поскольку они завязаны в большом числе процессов, от которых промышленность ближайшего будущего вряд ли может отказаться.

5. Изменения температуры земной поверхности влияют на количество углекислого газа в атмосфере и величину парникового эффекта. Пусть по какой-то причине на Земле стало прохладнее. При более низкой температуре меньше воды испарится из океана в атмосферу, меньше выпадет дождей, и уменьшится эрозия почвы, вызванная осадками. Тогда скорость покидания атмосферы углекислым газом уменьшится, а скорость регенерации его в процессе карбонатного метаболизма и поступления в атмосферу останется на прежнем уровне. Это приведет к накоплению СО2, усилению парникового эффекта и восстановлению более теплого климата. Если по какой-то причине на Земле произошло потепление, то обратная связь сработает в другую сторону, и равновесие установится. Предположим, что все океаны вымерзли, дожди прекратились, содержание СО, в атмосфере возросло. При современной скорости выделения давление его в 1 бар создается за 20 млн. лет, такого количества углекислого газа хватит на поднятие средней температуры до +50 °С. Значит, льды растают, и восстановится нормальный для жизни климат. В круговороте углекислого газа большую роль играют живые организмы, определяющие изменения климата. Часть углекислого газа (около 20 %), не участвующая в карбонатно-силикатном обмене, выводится из атмосферы фотосинтезирующими растениями. При гниении растений и окислении в почве накапливается СО2, в результате его оказывается в почве больше, чем было 400 млн. лет назад до появления растений, поэтому превращение силикатных материалов в осадочные карбонатные породы происходит быстрее. Расчеты показывают, что исчезновение растений привело бы в повышению температуры на 10° за счет отрицательной обратной связи силикатно-карбонатного цикла.