Ресурсы Земли и развитие цивилизации.

 

Основные возобновляемые ресурсы.

 

ПОЧВА.

К числу важнейших общебиологических свойств почвы относятся ее связующая роль в процессах биологического и геологического круговорота веществ и энергии в наземных и водных экосистемах и, безусловно, ее плодородие или продуктивность. А это говорит о том, что биосферные функции почвенного покрова связаны с литосферой, гидросферой и атмосферой. Сегодня специалистам хорошо известно влияние биогеохимических почвенных процессов на формирование верхних слоев литосферы, состава грунтовых вод, состава и продуктивности поверхностных и морских вод, атмосферного воздуха. И в то же время, если загрязнение воздуха и воды, исчезновение редких видов животных, растений воспринимается обществом достаточно быстро и достаточно адекватно, то о деградации и эрозии почв известно почти исключительно специалистам почвоведам. Процесс глобального ухудшения почвенного покрова проходит незаметно, только в отдельных случаях этот процесс приобретает характер катастроф. Так, 12 мая 1934 года в США ураганный ветер поднял верхний, плодородный слой почвы с громадной территории Центральных равнин и понес его над Вашингтоном и Нью-Йорком. Произошло национальное бедствие, о котором Ф. Рузвельт говорил, что народ разрушающий свою почву, уничтожает самого себя. На этих равнинах 20 млн. га прерий стали непригодны для возделывания сельскохозяйственных культур. И, по-видимому, как об этом говорил в середине прошлого столетия Ю. Либих, что некоторые прошлые цивилизации гибли из-за истощения и разрушения почв. Скоротечная, близкая по уровню к национальной катастрофе, деградация почв происходила и в недалеком прошлом на территории СССР на распаханных целинных землях. Здесь на бескрайних просторах степей ветровая эрозия также была основным «виновником» выноса легкой фракции почв – гумуса и резкого снижения плодородия земель. В целом, процессы деградации почв очень разнообразны и могут быть охарактеризованы как следующие:

водная и ветровая эрозия;

засоление;

осолонцевание;

оглеение при застойном переувлажнении;

переуплотнение;

дегумификация;

деструктуризация;

повышение кислотности или щелочности;

уменьшение биогенов;

угнетение почвенной биоты.

По данным Международного справочного информационного центра в Нидерландах на конец 20-го столетия деградации подвержены около 2 млрд. га

почв, 55,6% - водной эрозии, 27,9% - ветровой, 12,2% действию химических факторов и в том числе засолению и 4,2% - физическому уплотнению и подтоплению. Ученые утверждают, что за исторический период человечество утратило около 1,5 – 2 млрд. га. Это почти столько же или даже больше площади современного земледелия. Сегодня хорошо известно, что вся площадь пахотнопригодных земель на планете составляет 3 - 3,2 млрд. га.

Состояние почвенного покрова (педосферы) в России в некоторых районах также неудовлетворительно. На конец прошедшего столетия из 186 млн. га сельскохозяйственных земель, 60 млн. га земель подвержены ветровой эрозии, 40 млн. га - засолены и осолонцованы, 26 млн. га - переувлажнены и заболочены, 73 млн. га – кислые 12млн. га - засорены камнями, 7 млн. га - заросли кустарниками и 5млн. га - загрязнены радионуклидами. В России с 1981 по 1994 годы площадь сельскохозяйственных земель сократилась на 8,2 млн. га. И тем не менее, по данным Министерства охраны окружающей среды в 1995 году уровень распаханности превышал допустимые пределы использования земель под сельскохозяйственные нужды.

Насколько опасна деградация почв для человечества? Известно, что 98 – 99% продуктов питания люди получают, используя почву. Но ценность почв не только в этом. Почва – полифункциональная система биосферы. Она обеспечивает циклический характер воспроизводства жизни на земле. С экологических позиций функции почвы, заключаются в обеспечении жизненного пространства для животных, растений и микроорганизмов, для накопления органических и минеральных веществ, для осуществления деструкции и минерализации органических остатков, в том числе и для осуществления круговорота углекислого газа. Именно в этом и заключается колоссальная роль почвы на планете как части биосферы. С почвой неразрывно связана вся наземная растительность, в которой заключено около 90% всей биомассы животных на Земле. Почва – это и основной биотоп существования микроорганизмов (в одном грамме почвы содержится до нескольких миллиардов микроорганизмов), что соответствует 65 т микробной массы на гектар.

Из-за быстрого роста численности населения на планете, развития промышленности, строительства городов, транспортных и энергетических магистралей все увеличивается отчуждение пахотнопригодных земель. Сегодня все земли удобные для возделывания различных культур уже распаханы, остались только труднодоступные и малоплодородные. Их насчитывается около 1,5 млрд. га, в основном в странах тропического пояса. Достижение предела возможного объема вспашки земель планеты, истощение почв к концу 20-го столетия привели к многочисленным негативным последствиям. В частности, до 80-х годов 20-го столетия суммарное производство зерна на планете росло, но с 1985 года, как об этом свидетельствует статистика, объем его производства неуклонно снижается. В связи с этим также неуклонно стали расти цены. На конец последнего столетия в 1996 году были зафиксированы рекордные цены на зерно. Так, в США бушель (36 л.) пшеницы стоил около 7 долл., кукурузы – 5 долл.

В общемировом масштабе в этом вопросе сложилась очень непростая ситуация. Сегодня небольшой ряд стран производит зерна в достаточном объеме для собственных нужд и на продажу. Так, США половину зерна (около 100 млн. т) продает, тогда как Китай, выращивающий самый большой объем зерновых (около 400 млн. т) еще и покупает. Кроме США экспортируют зерно совсем немногие страны: Канада, Австралия, Аргентина, Таиланд и Франция. С другой стороны число стран импортирующих зерно постоянно растет. Основными среди них являются: Китай, Индия, Индонезия, Мексика, большинство стран Африки и Россия (Россия лишь после 2000 года стала выращивать достаточную для удовлетворения собственных нужд зерновую продукцию). В целом – это около 120 стран. Дефицит зерна определяется несколькими причинами, нехваткой воды, изъятием земли под линии электропередач, дороги, промышленные предприятия, эрозионным уменьшением и истощением пахотных земель. Если в 1950 году на одного человека на Земле приходилось около 0,23 га, то в 1995 только 0,12 га. Совсем еще недавно Мир упивался достижениями в сельском хозяйстве. В послевоенный период это было обусловлено распашкой новых земель, применением пестицидов и удобрений. Это хорошо прослеживается по объемам применения удобрений. В 1950 году было использовано 14 млн. т / год, в 1990 – 146, а в 2000 - 128 млн. т / год.

По мнению ученых, сегодня Мир перешел от избытка производства зерна и вообще пищевых продуктов к их дефициту. Прогноз специалистов очень неблагоприятен. Снижение производства пищевых продуктов будет продолжаться, особенно пострадают слабо развитые и густонаселенные страны. Научной общественностью делается очень много, чтобы привлечь внимание правительств различных стран к этой проблеме. Несмотря на глобальную важность проблемы эффективность проводимой работы невелика. Причин тому множество. По-видимому, на первом месте в начале нового тысячелетия находятся политические и финансово – экономические вопросы, на втором – недостаточное понимание реальности глобальной деградации почв, ведущей к нарушению устойчивости биосферы и обнищанию человечества. Этот процесс уже начался. Он неизбежно приведет, а во многих случаях уже привел к неисчислимому количеству политических, финансово – экономических и экологических проблем для всех регионов Земли.

 

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ.

В последнее время все большее беспокойство вызывает дефицит пригодной для человека воды. В некоторых районах Индии, Китая и США уровень подземных вод резко падает. Они все активнее стали использоваться и для орошения, и в городском хозяйстве. В частности, в районе Пекина уровень подземных вод понизился на 50м по сравнению с уровнем 50-х годов. И как это не парадоксально на сегодняшнем этапе развития человеческого общества выгоднее использовать воду не на полив, а в городском хозяйстве. Поэтому крестьянам часто запрещают использовать подземную воду на орошение и это несмотря на рост стоимости сельскохозяйственной продукции во всем мире. Во многих регионах из-за нехватки воды ухудшилась экологическая обстановка. Одна из величайших рек Китая, Хуанхэ, часто уже не доходит как прежде до Желтого моря. Крупная река Колорадо в США также не каждый год достигает Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже несут в Аральское море только малую часть бывшего объема стока, из-за чего последнее перестало существовать. Сегодня даже в Центральной и Северной Европе, где никогда эта проблема остро не стояла, люди испытывают затруднения с чистой питьевой водой.

Какова вообще ситуация с водными ресурсами на Земле? Думается здесь бояться нечего - общие запасы воды на планете громадны (1386 млн. км³). Но в том то и дело, что 97,5% - соленые морские воды и только 2,5% (35 млн. км³) - пресные воды. В добавок, ситуация усугубляется еще и тем, что около 70% (24,3 млн. км³) той самой пресной воды существует в виде льда, снега или вечной мерзлоты. Льды покрывают около 16 млн. км² суши. Только Антарктида – это 14 млн. км2, где и сосредоточены основные запасы льда. Вода в ледниках еще не используется в быту или в хозяйстве. Из оставшейся воды (10,7 млн. км³), находящейся в жидком состоянии, 10,5 млн. км³ или 98,7 % - грунтовые воды, 0.102 млн. км³ или 0,96% - озерные воды, 0,017 млн. км³ или 0,16% почвенные воды, 0,012 млн. км³ или 0,12% - атмосферная вода, 0,002 млн. км³ или 0,02% - вода рек, 0,001 млн. км³ или 0,01% - в живых организмах планеты. (схема) Сколько же воды может использовать человек? Этот вопрос все чаще задается сегодня не только экологами, но и экономистами и политиками.

Если рассматривать круговорот воды на планете, то станет ясно, что мы можем потреблять только «оборотную» или воду полезного стока. (Рис) То есть ту воду, которая представляет собой разницу между объемом материковых осадков (110000 км³) и объемом испарения и транспирации растениями (63000 км³). Именно 47000 км³ это и есть ежегодно обновляющийся объем пресной воды озер, водохранилищ, ручьев и рек. Но в этом плане возникает еще ряд ограничений, а именно – эти запасы воды неравномерно распределены и в пространстве и во времени. В умеренных широтах основная масса воды стекает во время паводка и ее трудно удержать. Реально Человеку доступно около 10 тыс. км³. К этому можно прибавить примерно 3500 км³ стока, удерживаемого в водохранилищах, т. е. в целом около 13500 км³ / год. Остальную воду из 47000 км³ использовать очень трудно и дорого из-за географических, экологических и экономических причин. На сегодня запасы воды во многих районах мира критические. Все больше стран испытывают дефицит пресной воды.

 

Лесные ресурсы.

Современный облик растительного покрова Земли - результат его исторического развития в продолжение десятков миллионов лет. Как отмечают ученые, в процессе исторического развития переплетаются два процесса: эволюция видов или филогенез и эволюция растительных сообществ или филоценогенез с образованием климаксных сообществ. Историческое развитие или сукцессия сопровождалось приспособлением растений к совместному существованию в данных условиях среды, формированием наиболее оптимального состава и структуры сообщества, дающего возможность более полного использования ресурсов занимаемых биотопов.

В послеледниковое время (около 10 тыс. лет назад) лесными сообществами было покрыто 80 – 90% всей площади. В последующее время шло достаточно интенсивное сокращение площади лесов, что связано с развитием цивилизации.

С доисторических времен человек использовал лес для различного рода построек, городов, деревень, промышленных предприятий, вырубал лес для проведения дорог, электролиний и нефтепроводов. Но главное, в связи с развитием цивилизации и ростом численности населения, лес вырубался и вырубается под посевы сельскохозяйственных культур, используется как строительный материал, как сырье для целлюлознобумажной промышленности, в удаленных районах он используется как топливо.

Археологические исследования и палинологический анализ показывают, что в Центральной Европе заметное воздействие Человека на окружающие растительные сообщества началось в неолите. В это время происходит переход от охоты и рыболовства к скотоводству и земледелию. В частности, для районов современной Дании, первичные смешанные с дубом широколиственные леса вырубались именно с целью выращивания зерновых культур. Пыльцевые диаграммы палинологического анализа показали, что смешанные леса сменялись сообществами культивируемых злаков. Такие же диаграммы свидетельствовали о последующем замещении пыльцы злаковых на пыльцу осины, березы и ивы, а затем и на пыльцу прежних смешанных широколиственных с примесью дуба лесов. Продемонстрированные научные результаты дали прекрасную и четкую череду событий в исследованном регионе. После вырубки лесов древним человеком наблюдалась обычная смена облика растительных сообществ. Происходило это следующим образом.

После нескольких лет использования земель под зерновые наблюдалось истощение плодородия почв. Далее прекращалось выращивание зерновых культур и на заброшенных землях постепенно происходило восстановление тех же растительных сообществ, которые характерны для данных регионов. Такие процессы - смены растительных сообществ обычны и для наших дней. Здесь на вырубленных участках протекают все те процессы, что были описаны выше. Проведенные исследования в районе Дании показали, что время «колонизации» древним человеком конкретных мест в каждом случае продолжалось около 50 лет, затем он менял район своего обитания.

До неолита, т. е. до начала интенсивной вырубки, леса покрывали около 62 млн. км² Земли. Сегодня площадь лесов составляет 40 млн. км² или около 28% площади суши с общей массой древесины 2000 млрд. т.

Наибольшие площади лесов сохранились в Азии, наименьшие в Австралии. Если рассматривать по континентам, то ведущее положение по запасам занимают Азия, Южная и Северная Америки. Из государств: Россия, Канада, Бразилия и США. Лесные ресурсы мира в большей своей части сконцентрированы в двух географических поясах: северном, где леса преимущественно располагаются в умеренных широтах северного полушария и южном, где они распространены в субтропиках и тропиках. В северном поясе, резко доминируют хвойные породы. В южном, вечнозеленые тропические.

Леса планеты как элемент биосферы выполняют важнейшие функции. Во-первых, они в процессе дыхания аккумулируют громадное количество углекислого газа тем самым, поддерживая баланс его концентрации в атмосфере; во-вторых, в процессе того же дыхания выделяется кислород. Вот почему очень опасна для человечества вырубка лесов, интенсивно проводимая на рубеже нового тысячелетия. Заметное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере в конце второго тысячелетия может ускориться и идти с еще большей скоростью при наблюдаемом сегодня постоянном увеличении количества сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов – основного потребителя углекислого газа. Эти явления могут привести к непредсказуемым последствиям в экологии Земли.

Дождевые тропические леса, в которых сконцентрирована большая часть, около 60%, всей массы древесины Земли (в сравнении - хвойные леса умеренных широт Канады, США и России - 15%) играют существенную роль в экологи планеты. В последние десятилетия особую тревогу вызывает ситуация в районе Амазонки, где общая площадь лесов – 7 млн. км². Здесь в связи с быстрым ростом численности населения, трудностями трудоустройства и нехваткой питания большие площади вечнозеленых лесов вырубаются под возделывание сельскохозяйственных культур, причем около 80% вырубаемой древесины сжигается. Аналогичную картину можно наблюдать в африканских странах, Индонезии, Филиппинах и Таиланде. В итоге тропические леса занимающие – 7% земной поверхности сводятся со скоростью 100 тыс. км² / год. В целом, в связи с интенсивными рубками лесов Земли в конце второго тысячелетия они не успевают восстанавливаться и их площадь сокращается ежегодно на 250 тыс. км².

Суммарное потребление древесины в мире в начале 3-го тысячелетия по статистическим данным ООН (вывозка деловой древесины) составляет 3 млрд. м³ или 7% прироста всех лесов. Это существенно больше, чем годовой прирост. Поэтому можно заключить, что площадь лесов неизменно сокращается. Лесистость регионов на одних и тех же широтах может существенно различаться. Так, в Ирландии леса занимают только 6% территории, тогда как в Финляндии этот показатель составляет около 66%. В связи с этим, роль лесов в экономике, экологии и политике отдельных государств может быть разной. К примеру, такие страны как Канада, где на каждого человека приходится 9,4 га или 814 м3 лесных ресурсов; как Россия – 5,2 га или 560 м³; как Финляндия – 4,9 га или 351 м³; как Швеция – 2,5 га или 88 м³, находятся в более выигрышном положении по сравнению с другими государствами.

Одна из основных причин уничтожения лесов – использование древесины в качестве сырья. При развитии цивилизации вырубка лесов принимает все больший размах. Мировое потребление древесины растет большими темпами, чем предсказывали подготовленные прогнозы.

В частности, в Европе уже в середине прошедшего столетия заготовлялось древесины больше, чем ее воспроизводилось. Так, уже в 1958 году объем заготавливаемой древесины (309 млн. м³) превышал годовую продукцию (282 млн. м³) европейских лесов. Сегодня в Европе практически не осталось не тронутых человеком лесов. Небольшие массивы такого леса сохранились в нескольких заповедниках. В настоящее время леса в Европе покрывают площадь около 312 млн. га или 33% от суммарной площади континента.

На Востоке, колыбели цивилизации, лес вырубался давно и сейчас здесь он занимает менее 10% площади местных земель. В значительной степени пострадали и леса средиземноморья. Здесь лесов осталось менее 5% их первоначальной площади. В Северной Африке, на Ближнем Востоке сейчас простираются пустыни, тогда как в прошлом в местных лесах по данным исследователей слой чернозема был около 1 м толщиной.

В Африке, где площади лесов занимали 68 % материка, сегодня лишь - 17%.

В Северной Америке уничтожение лесов шло еще более быстрыми темпами, чем это происходило в Старом Свете. За два столетия растительный покров в США сократился больше, чем в Европе за 1000 лет. В США было 365 млн. га. Сегодня сохранилось нетронутых лесов менее 10 млн. га, но к чести американцев следует отметить, что на данное время в Америке более 260 млн. га молодых восстанавливаемых лесов.

Лес России. В России лесная площадь занимает около 774,3 млн. га, что составляет около 46% ее территории (22,4% лесной территории планеты) с общим запасом древесины около 81 млрд. м³. Вследствие географического положения России и низких среднегодовых температур большая часть сибирских и дальневосточных лесов произрастает на территориях распространения вечной мерзлоты. По-видимому, поэтому большую часть площади региона занимает лиственница сибирская и даурская (45,5%). Российские леса находятся в более континентальных и экстремальных природных условиях и существенно уступают лесам Северной Америки по продуктивности. Если оценивать только продуктивную часть лесов (их около 20%) от общей площади лесов России, то становятся понятными предупреждения ученых о снижении объема вырубки лесов из-за их низкой скорости восстановления

 

Не возобновляемые ресурсы.

Минеральные ресурсы, используемые человеком – природные вещества, которые необходимы ему для получения энергии и различных других материалов извлекаемых из недр Земли. Вещества, добываемые из недр подвергаются сложной с технологических позиций переработке, что ведет к существенным проблемам в области экологии и экономики. При использовании минеральных ресурсов необходимо учитывать, что почти все они относятся к категории не возобновляемых. И современные запасы их далеко неодинаковы.

Топливно – энергетические ресурсы - нефть, природный газ, каменный и бурый уголь, горючие сланцы и ядерное топливо.

Ресурсы металлов - железные руды для получения черных металлов, руды цветных металлов, руды благородных металлов для получения платины, золота, серебра и т. д., руды редких металлов для получения лития, рубидия, цезия, германия, циркония гафния и т. д.

Ресурсы химического и агрохимического направления - вещества для получения различных солей, фосфорита, апатита, плавикового шпата и т. д.

Ресурсы технических и строительных материалов - графит, пьезокварц, асбест, магнезит, слюда и многие горные породы, используемые в строительстве – гранит, мрамор, туф, известняк, глина, песок и т.д.