Место природопользования в системе народного хозяйства.

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

(курс лекций)

Архангельск

Мы не наследовали землю своих родителей.

Мы взяли ее взаймы у своих детей

(Антуан де Сент Экзюпери)

Введение

Тезис о том, что на пороге XXI века человечество переживает решающий момент своей истории, соответствует современной ситуации в России больше чем для других великих держав мира. Длительное развитие страны в условиях централизованной системы хозяйство­вания и обострение структурных противоречий привели Россию к глубокому кризису. Масштабы антропогенного воздействия на окружающую природную среду достигли таких размеров, что под угрозу поставлена жизнь человека. Характерные для кризиса спад производства, снижение уровня потребления на­селения, деградация природной среды, возникновение очагов и зон эко­логического бедствия, приобрели реальные черты и побуждают к поиску путей их преодоления. Ре­шающая роль в этом процессе отводится системе эколого-правовых и эколого-экономических методов, направленных на рациональное природопользование, охрану окружающей природной среды, обеспечение воз­растающих экономических, экологических, культурных, иных потребностей общества. Отличительным признаком современности является стремительное, реформирование нормативно-правовой базы, определяющей направление преобразований, их цели и методы.

Материалы настоящего учебного пособия направлены на формирование нового мышления в отношении к природе и призваны подготовить студентов к углубленному изучению специальных юридических и экономических дисциплин, базирующихся на теории и практике природопользования. Все материалы помещены в несколько блоков вопросов:

1. Понятие «Природопользование» как науки и учебной дисциплины, ее место и роль в системе народного хозяйства, современное состояние и характеристика геосфер Земли, круговорот веществ и энергий в природе, определение природного объекта, ресурса, комплекса;

2. Система органов управления, право природопользования, методы лимитирования, лицензирования, нормирования качества природной среды, экологический контроль и экспертиза, экологическая ответственность, составляющие эколого-правовой механизм регулирования природопользования и охраны окружающей природной среды;

3. Комплексные и отраслевые кадастры и экономическая оценка природных ресурсов, платность и финансирование природопользования, финансовые и налоговые льготы, экологические фонды, экологическое страхование, экологический аудит, экологическая паспортизация, договорные формы природопользования;

4. Управление природопользованием, планирование, прогнозирование и моделирование хозяйственных процессов, экономический ущерб и издержки производства от ухудшения качества природной среды, эффект от применения природоохранных мероприятий;

5. Региональное природопользование и защита окружающей природной среды, а также международное сотрудничество в этой сфере.

Курс лекций предназначен для студентов экономических и юридических специальностей, обучающихся на дневном и заочном отделениях в качестве учебного пособия для подготовки к экзаменам.

I. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

Тема 1. Природопользование как деятельность, наука и учебная дисциплина.

Место природопользования в системе народного хозяйства.

Теоретические подходы в определении природопользования исходят из триединства этого понятия: природопользование это деятельность, это наука, это учебная дисциплина. Графически это выглядит следующим образом:

Природопользование как деятельность трактуется по-разному, в зависимости от того, кто определяет данное понятие. Вот лишь некоторые из них:

Понятие природопользования вытекает из его смысловой нагрузки – пользование природой. Человек является элементом природы, частью сложной системы «общество-природа» и поэтому свои многообразные потребности черпает из этой системы.

Природная среда создает условия для жизни человека как биологического вида, а компоненты среды используются в его хозяйственной деятельности. Следовательно, природопользование – это общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение разнообразных потребностей человека.

Природопользование – это совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурс­ного потенциала и мер по его сохранению. В свете современных представлений эта деятель­ность включает:

1. извлечение и переработку природных ресурсов, их возобновление и воспроизводство;

2. внесение антропогенного вещества в природную среду, использование и охрану природных условий среды жизни;

3. сохранение и воспроизводство, рациональное изменение экологического равновесия природных систем биосферы.

Природопользование – это совокупность производительных сил, производственных отношений и соответствующих организационно-экономических форм и учреждений, связанных с первичным присвоением, использованием и воспроизводством человеком объектов окружающей его природной среды для удовлетворения его потребностей.

Под природопользованием понимается вся совокупность воздействия человечества на географическую оболочку Земли.

Природопользование двуедино. С одной стороны, это одна из прикладных научных отраслей, базирующаяся на естественнонаучном знании и комплексе фундаментальных социально-экономических дисциплин. С другой стороны, чрезвычайно широкая практика использования природы человеком.

Природопользование как наука изучает всесторонние вопросы становления и развития системы правового и экономического регулирования взаимодействия общества и природы в интересах настоящего и будущего поколений людей. Термин «природопользование» впервые был предложен в 1958 году Ю. Н. Куражковским и получил свое развитие в научных трудах В. А. Анучина, Н. Ф. Реймерса, И. П. Герасимова, и других ученых. Ю. Н. Куражковский определяет задачи природопользования как науки в «…разработке общих принципов осуществления всякой деятельности, связанной либо непосредственно с природой и ее ресурсами, либо с изменяющими ее воздействиями», обеспечивающими единый подход к природе как к всеобщей основе труда. В словаре-справочнике В. А. Вронского дано определение природопользования: «… это теория и практика рационального использования человеком природных ресурсов, или сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей человечества качестве и разнообразии окружающей среды».

Объектом природопользования, как науки, служит комплекс взаимоотношений между природными ресурсами, естественными условиями жизни общества и его социально-экономическим развитием. Предметом – можно считать оптимизацию этих отношений, стремление к сохранению и воспроизводству среды обитания.

Природопользование – одна из прикладных научных отраслей, включает в себя элементы естественных, общественных и технических (в т.ч. охрана природы, охрана окружающей человека среды, экология, экономика природопользования, природно-ресурсное право) и других наук. Источниками знаний о свойствах природы выступают естественные науки, о потребностях общества – общественные. В природопользовании обращается внимание на изменения в окружающей природной среде и экологические последствия, которые возникают в результате различных видов деятельности общества, направленной на удовлетворение своих потребностей. Важнейшим разделом природопользования является охрана природы и окружающей человека среды.

Современная хозяйственная деятельность приводит к существенным отрицательным изменениям окружающей среды. Реальностью сегодняшнего дня стали глобальные экологические проблемы, ставящие под угрозу само существование человечества. Важнейшими причинами их возникновения считают рост численности населения Земли и беспрецедентное увеличение масштабов промышленного производства. Экологическая ситуация в России в большей мере усугубляется все возрастающими объемами ресурсодобывающих отраслей производства и несовершенством технологических процессов в перерабатывающей промышленности. Современное состояние сельского хозяйства, рост и развитие городов, энергетики, транспорта иные виды хозяйственной деятельности, также часто создают отрицательные экологические последствия для человека.

Ученые выделяют по крайней мере три их вида:

1. Ресурсно-хозяйственные (истощение природных ресурсов). По подсчетам ученых мировых запасов нефти хватит на 150-200 лет, газа – на 200-300, каменного угля – на 500, запасы медной руды могут быть исчерпаны в ближайшие 20-25 лет, при сохранении современных темпов эксплуатации.

2. Природно-ландшафтные (сокращение многообразия видов, деградация природных ландшафтов). За всю историю существования человечества с лица Земли исчезло свыше 300 млн. видов флоры и фауны. К концу XXI века может исчезнуть еще 1 млн. из оставшихся 10 млн. В настоящее время ежегодно исчезает около 200 видов. Преобразовательная деятельность человеческого общества привела к коренному изменению девственных ландшафтов на техногенные, сельскохозяйственные, рекреационные и другие. Эта деятельность может носить разрушительный, стабилизирующий и ли конструктивный характер.

3. Антропо-экологические (ухудшение здоровья человека, сокращение продолжительности жизни). По современным представлениям ученых-медиков состояние здоровья человека на 20-40% зависит от состояния окружающей среды. Онкологические заболевания на 80% вызываются неблагоприятными экологическими факторами. Продолжительность жизни меньше, а смертность выше в районах с неблагоприятной экологической обстановкой.

Виды природопользования. Многообразие направлений хозяйственной деятельности условно можно сгруппировать в различные виды природопользования – ресурсное, отраслевое, территориальное.

При изучении ресурсного и отраслевого природопользования важнейшей задачей является разработка способов оптимизации использования природных ресурсов. Отраслевое природопользование может иметь:

· альтернативное сочетание интересов, когда одно природопользование исключает другое (строительство водохранилища исключает любые виды землепользования),

· конкурентные сочетания, когда увеличение или уменьшение пользования одним ресурсом ведет к нежелательным изменениям в использовании другого ресурса (рубки леса уменьшают рекреационные возможности территории),

· нейтральные сочетания, когда природопользования не мешают друг другу (рекреация не мешает охотничьему хозяйству).

Территориальное природопользование изучает проблемы использования ресурсов, их комплексной эксплуатации воспроизводства и охраны на определенной территории. Каждая территория имеет свои, наиболее эффективные пути использования ресурсов и условий природной среды, поэтому нельзя переносить технологию природопользования, успешно используемую на одной территории на другую. При разработке программ территориального природопользования выделяют основные региональные составляющие – природно-ресурс­ный и производственный потенциалы.

Природно-ресурсный потенциал – это та часть природных ресурсов, которая реально может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при сложившихся технических и социально-экономических возможностях общества с условием сохранения среды обитания человека. Природно-ресурсный потенциал регионов весьма дифференцирован, что необходимо учитывать при размещении производительных сил, при планировании социально-экономического развития. Экономически оцененный природно-ресурсный потенциал входит в состав национального богатства. Например, природно-ресурсный потенциал Архангельской области включает около 30 видов минеральных и растительных ресурсов, а его основу составляют, конечно, земельные и лесные ресурсы.

По отношению эффективности природопользования, воспроизводства и восстановления ресурсов, охраны окружающей среды различают рациональное и нерациональное природопользование.

Рациональное природопользование – это система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий с учетом наиболее эффективного режима их воспроизводства, перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей. Природопользование считается рациональным, если оно не приводит к резкому изменению природно-ресурсного потенциала. Следовательно, оно будет рациональным, если общество найдет разумное сочетание растущего воздействия на природу с охраной и воспроизводством природных ресурсов. Рациональное природопользование можно определить как минимум хозяйственной деятельности, который обеспечивает наиболее полное удовлетворение потребностей общества в природных ресурсах, необходимых для прогресса и процветания общества в необозримом будущем, в сочетании с сохранением необходимого качества окружающей среды.

Важнейшим требованием рационального природопользования на современном этапе развития общества становится обеспечение изоляции технологических процессов общественного производства от окружающей среды, осознанное подчинение организации производства естественному ходу интеграции природных компонентов в экосистемах. Возможным путем реализации этого требования является ограничение интенсивности использования некоторых видов природных ресурсов, или всего природопользования в отдельных типах природных комплексов, что обеспечит необходимые условия для сохранения отдельных ресурсов или экосистем в целом.

Рациональное природопользование немыслимо без учета основных законов и закономерностей взаимодействия общества и природы.

Одно из главных мест в природопользовании занимает закон динамического равновесия. Согласно этому закону любые изменения одного или нескольких компонентов среды неизбежно приводят к развитию природных цепных реакций, которые идут в сторону формирования новых природных систем. Например, сплошная вырубка лесов в северной тайге приводит к заболачиванию и формированию качественно новых природных условий, которые в свою очередь ведут к кардинальному изменению в новых экосистемах. Здесь важно учитывать, что производимые в результате цепных реакций перемены в природной среде могут быть обратимыми, необратимыми, относительно обратимыми.

Закон оптимальности позволяет выявить оптимальную, с точки зрения продуктивности, величину эксплуатации природных ресурсов. Он включает положение о том, что размер использования любого природного ресурса ограничен размером самого ресурса, эффективностью и величиной процессов его воспроизводства и восстановления. Например, величина лесосеки в Архангельской области составляет около 23 млн. м³ в год, что примерно соответствует общему годичному приросту древесины.

Закон географического разнообразия является одним из непременных условий рационального природопользования. Согласно этому закону, чем больше разнообразия в природе региона, тем качественнее, лучше условия развития общества. Однообразные и неблагоприятные для жизни людей условия называют экстремальными, а географическое разнообразие – одно из условий, необходимых для нормальной жизни. Территория Архангельской области включает большое разнообразие природных условий. Близкое расположение области к Арктическим морям и Северному Ледовитому океану обусловливает суровый климат. Южные районы области более благоприятны в этом отношении, поэтому здесь и расположено основное сельскохозяйственное производство.

Рациональное природопользование предполагает:

· охрану окружающей среды.

· охрану невозобновимых природных ресурсов;

· охрану живой природы (возобновимых природных ресурсов);

Охрана окружающей среды включает комплекс мероприятий, направленных на обеспечение сохранности и восстановление природных ресурсов, создание благоприятных природных условий для жизни и здоровья людей. Мировые расходы на природоохранную деятельность неуклонно возрастают и составили в 2000 году сумму около 335 млрд. долларов. Не все страны вносят равноценный вклад в это мероприятие. Например, расходы на природоохранную деятельность США в 1999 году составили 4% от национального бюджета в 345 млрд. долларов и весь его префицит – 60 млрд. Размер экологических фондов России составлял около 0,01% бюджета в 17 млрд. долларов, а в самом бюджете расходов на природоохранную деятельность не предусматривалось вовсе. Экологический анализ развития производительных сил и состояния окружающей среды в разных странах мира показывает глобальный характер проблем и требует международного сотрудничества в природоохранной деятельности, так как экологические проблемы становятся геополитическими. К сожалению, Россия не так бережно относится к своим природным ресурсам. С одной стороны, за границу по демпинговым ценам продаются сырьевые ресурсы, в т.ч. невозобновимые, с другой – на территории России размещаются экологически опасные и вредные производства, ядовитые и радиоактивные отходы. Пример размещения таких производств есть и на территории Архангельской области – метаноловый завод в Архангельске и производство по переработке радиоактивных отходов в Северодвинске.

Сроки эксплуатации месторождений исчерпаемых невозобновимых природных ресурсов заведомо конечны и варьируют в зависимости от объема содержания их в земной коре. Например, считается, что при сохранении нынешних темпов добычи свинца, олова, меди их запасы истощатся в течение 20-30 лет. Сроки небольшие, поэтому уже сейчас изыскиваются средства компенсации и экономии дефицитного сырья. В частности, совершенствование методов добычи позволяет приступить к разработке пород с бедным содержанием нужных элементов и включить в переработку отвалы горных пород с бедным содержанием полезных элементов.

Охрана невозобновимых природных ресурсов предполагает полное и комплексное их использование, использование вторичных ресурсов, политику ресурсосбережения, включающую внедрение новых технологий, в том числе малоотходных и безотходных, утилизацию неминуемых отходов, широкое использование новых материалов и видов энергоресурсов. Безотходные технологии базируются на двух основных предпосылках:

1. природные ресурсы должны добиваться один раз для комплексного производства всех возможных продуктов, а не каждый раз для производства каждого из них;

2. создаваемые продукты должны иметь такую форму, которая позволяла бы после использования его по прямому назначению превращать в сырье для нового производства.

Охрана возобновимых природных ресурсов (живой природы) предполагает мероприятия по их восстановлению и возобновлению. Земля еще богата природными ресурсами. Если преодолеть их избыточное потребление для целей не первостепенной важности, при разумном их использовании, можно было бы в более чем достаточном количестве обеспечить население планеты всем необходимым для жизни. Объем изъятия возобновимых ресурсов не должен превышать объемов их прироста в течение всего периода эксплуатации. В систему мероприятий входит организация особо охраняемых территорий, с особым режимом природопользования, позволяющим проводить природоохранные мероприятия правового, экономического, воспитательного характера. Охрана возобновимых ресурсов связана с развитием комплексного природопользования на основе перспективных территориальных комплексных схем охраны природы, призванных с эколого-экономических позиций обосновать перспективы размещения производительных сил. Выделяются территории по ценности природного ресурса с учетом устойчивости территории к техногенному воздействию и процессам загрязнения. Например, выделяя территорию с высокой интенсивностью лесопользования, обозначают ее как Европейский Север.

Нерациональное природопользование – такое воздействие общества на природу, которое не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала. Нерациональное природопользование, как правило, ведет к истощению и деградации природных систем, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению эстетических и оздоровительных качеств природной среды, является причиной экологических кризисов и экологических катастроф. При этом происходит полная или частичная потеря функций природной среды, ее экономического, экологического, культурного и оздоровительного потенциала. Как показывает современный опыт человечества, основной причиной этого является экстенсивный способ производства, основанный на хищническом отношении к природным ресурсам, на все увеличивающихся объемах их вовлечения в сферу общественного потребления.

Наукой установлено, что количество веществ образующихся в результате биологического синтеза и разлагающегося в биосфере совпадают, образуя сложную систему замкнутых биогеохимических циклов. Нарушение этой цикличности проявляется в виде экологических кризисов.

Экологический кризис – это обратимое состояние компонентов природной среды, возникающее в экосистемах в результате нарушения экологического равновесия, под воздействием стихийных природных явлений (наводнений, извержений вулканов, засухи, похолоданий, землетрясений и т.п.), или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение окружающей среды, разрушение естественных экосистем, вырубка лесов и др.). В случае, когда виновником кризиса является хозяйственная деятельность человека, говорят об антропогенном экологическом кризисе.

В истории человека выделяют три антропогенных экологических кризиса:

1. «Кризис консультантов» связан с массовым уничтожением (перепромыслом) крупных животных. Полагают, что он мог произойти 10 – 50 тысяч лет назад.

2. «Кризис продуцентов» связан с бурным развитием производительных сил общества, вызвавших широкое применение природных минеральных ресурсов, промышленную, а затем и научно-техническую революцию. Он произошел 150 –350 лет назад.

3. «Кризис редуцентов» обусловлен недопустимо высоким уровнем глобального загрязнения окружающей среды. Редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов, или потенциально не способны этого сделать, в силу не природного характера загрязняющих веществ. При этом, естественные биохимические циклы в природе протекают довольно медленно – сотни и тысячи лет, а у техногенного воздействия скорость на порядок выше.

Определяя экологический кризис как обратимые нарушения равновесного состояния экосистем, можно определить и пути выхода из этого состояния. Наукой выделены следующие направления:

1. Экологизация технологии.

2. Экономизация производства.

3. Административно-правовое воздействие.

4. Экологическое просвещение.

5. Международно-правовая охрана.

Подводя итог, мы видим, что современная хозяйственная деятельность приводит к существенным изменения окружающей среды. Проблемы природопользования сегодня касаются каждого из нас, поскольку от состояния природных условий и ресурсов зависит наше благосостояние и здоровье. Кризисные изменения проявляются на всех уровнях – глобальном, региональном, локальном. Главная их причина – нерациональное природопользование, поэтому разработка, изучение и практическое применение приемов рационального природопользования необходимо каждому из нас, чтобы обеспечить благоприятную жизнь не только нынешнему, но и будущим поколениям людей.

Контрольные вопросы:

1. Какую деятельность включает в себя природопользование как совокупность форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению?

2. Дайте определение понятия «Природопользование» в сфере общественной деятельности.

3. Какие вопросы изучает наука «Природопользование»?

4. В чем проявляется связь природопользования с другими отраслями науки?

5. Назовите виды природопользования по направлениям хозяйственной деятельности.

6. Почему территориальное природопользование имеет предпочтение перед отраслевым?

7. Что обозначает понятие «Природно-ресурсный потенциал»?

8. Дайте определение рационального природопользования.

9. Какие законы и закономерности определяют рациональное природопользование?

10. Какие положения входят в теорию безотходных технологий?

11. Какая деятельность характерна для нерационального природопользования?

12. Дайте определение экологического кризиса.

13. Назовите основные причины экологического кризиса.

14. В чем проявляются признаки экологического кризиса?

15. Назовите пути выхода из экологического кризиса.

Литература по теме лекции:

1. Винокурова Н. Ф. и др. Природопользование. –М.: Просвещение. 1995,

-С.5-54.

2. Вронский В. А. Экология: словарь-справочник. -Ростов-на-Дону. Феникс, 1997, -557 с.

3. Петров В. В. Экологическое право России. –М.: БЕК, 1997. –С. 1-52.

4. Пыльнева Т. Г. Природопользование. -М.: Финстатинформ, 1997. –С.3-20.

5. Реймерс Н. Ф. Природопользование: словарь-справочник. –М.: Мысль, 1990. –637 с.

Тема 2. Геосферы земли: биосфера, атмосфера, гидросфера, литосфера.

Природные объекты, ресурсы, комплексы.

Существует множество подходов к пониманию строения окружающего мира. Рассмотрим два из них. Первый – это научный подход в его изучении, основанный на современных знаниях о Земле. Второй – чисто утилитарный, построенный на использовании Земли как источника необходимых человеку ресурсов.

2.1 Геосферы Земли

Биосфера – оболочка жизни. Биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов и неживой природы. В нее входят не только растительный покров и животные, населяющие планету, но и все реки, озера, моря и океаны, весь почвенный слой и самый верхний слой земной коры – зона выветривания, а также значительная часть атмосферы. Верхняя граница биосферы находится на высоте 15-20 км от поверхности земли, в стратосфере. Верхний предел жизни ограничивается ультрафиолетовыми лучами и космическими излучениями. Нижняя граница жизни проходит по литосфере на глубине 2-3 км (здесь в нефтеносных слоях были обнаружены бактерии) и по дну океана в гидросфере. Жизнь, в основном, сосредоточена в верхней части литосферы – в почве и на ее поверхности – и в верхней части гидросферы. Таким образом, средняя толщина биосферы составляет 12-17 км, а максимальная не превышает 33-36 км.

Термин «биосфера» ввел австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 г., понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую «лик Земли». Целостное учение о биосфере создано В. И. Вернадским. Его идеи, изложенные в фундаментальном труде «Биосфера» в 1926 году намного обогнали научный уровень той эпохи, в которой он работал. Он доказал, что совокупность живых организмов, когда либо обитавших и обитающих на Земле, играет огромную роль в ее геологической эволюции, а также во всех физических и химических процессах, протекающих на земной поверхности и в толще вод.

В. И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ:

· живое вещество (животные, растения и т.п.),

· биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и т.п. создаваемые и перерабатываемые живыми организмами),

· косное вещество, образованное в результате процессов, в которых живые организмы не участвуют (горные породы, возникающие при извержении вулканов),

· биокосное вещество, создаваемое одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы (почва),

· радиоактивное вещество,

· рассеянные атомы,

· вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

Биосфера по учению В. И. Вернадского не просто совокупность живых организмов, а единая оболочка Земли, в которой сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическим миром. Жизнь – это связующее звено между космосом и Землей, которое способно использовать энергию, приходящую из космоса и трансформировать минеральные вещества, создавать новые формы материального мира. Жизнь на Земле возникла около 3,5-3,8 млрд. лет тому назад.

В биосфере нашей планеты образовалась сложная система, обеспечивающая круговорот веществ. Она состоит из организмов, которые можно разделить на три группы:

1. Продуценты (производители) – автотрофные организмы, создающие органические вещества из неорганических (в основном, растения),

2. Консументы (потребители) - гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных (самые разнообразные организмы – от бактерий до китов),

3. Редуценты – организмы, главным образом бактерии и грибы, которые питаются разлагающимися организмами, т.е. в процессе своей жизнедеятельности превращают органические вещества в неорганические. Эти минеральные вещества, в дальнейшем используются растениями для синтеза новых органических веществ.

Биосфера самая крупная экологическая система (экосистема) земного шара. По определению Н. Ф. Реймерса «Экосистема – любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующими между отдельными экологическими компонентами». Огромное количество видов растений и животных взаимодействует так, что каждый удовлетворяет свои потребности и способствует существованию других. Механизмы саморегуляции поддерживают все системы в равновесии друг с другом. Элементарные, первичные структурные единицы биосферы называют биогеоценозами. Биогеоценоз – это эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однородная природная система взаимосвязанного комплекса живых организмов и окружающей их неживой среды. Живыми компонентами биогеоценоза являются продуценты, консументы и редуценты, а неживыми – солнечная энергия, воздух, вода и субстраты (на суше – почва, на дне водоемов – грунт).

Биосфера Земли состоит из систем более низкого иерархического уровня. Обычно в биосфере условно выделяют четыре крупных комплекса – атмосферу, литосферу (верхнюю часть земной коры), гидросферу и живые организмы.

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, почвенных и подземных вод, ледников и снежного покрова. Гидросфера – компонент неживой материи, но с ней связана жизнь на Земле. Там, где есть вода, есть и жизнь. Особенно ярким примером может служить пустыня, где стоит появиться воде, как жизнь возникает во всем ее великолепии и на месте пустыни возникает оазис. И наоборот, потеря источника водоснабжения приводит к гибели всего живого.

Рассмотрим роль воды в организме человека. Эмбрион состоит из воды на 97%. С возрастом ее количество сокращается: в младенчестве до 86%, а у взрослого человека до 60%. Основная часть воды размещена в клетках организма – до 70%, а остальная часть – внеклеточная вода. Кровь человека на 90% состоит из воды.

Функции воды многообразны и практически универсальны – питьевые, технологические, сырьевые, энергетические, транспортные, теплорегулирующие, санитарно-гигиенические и иные. Вода обладает уникальными свойствами, по сравнению с остальными веществами земного происхождения, например, термодинамическими – теплоемкость, константы парообразования и кристаллизации – и физико-химическими – вязкость, достижение максимальной плотности при 4^о С, несжимаемость, высокий коэффициент поверхностного натяжения, плавучесть льда, растворяющая способность, возможность формирования щелочной, нейтральной и кислой среды.

Количество воды на планете продолжает увеличиваться. Она попадает на Землю из космоса в составе метеоритов, образуется в высоких слоях атмосферы под действием потоков «солнечного ветра», поступает из мантии, высвобождается из горных пород, синтезируется в ходе промышленных технологических процессов. Есть и обратный процесс. Вода связывается при производстве различных искусственных материалов, ее молекулы распадаются под воздействием космических излучений, уходит из зоны притяжения земли в космическое пространство, образующиеся горные породы забирают воду, выводя ее из общего круговорота. В целом, однако, баланс гидросферы положительный. За последние 500 млн. лет гидросфера увеличилась примерно в 10 раз и продолжает увеличиваться в настоящее время.

Круговорот воды на Земле. Сущность круговорота воды (или гидрологического цикла) заключается в следующем. Под воздействием солнечного тепла вода нагревается и испаряется с поверхностей водоемов, почвы, листьев растений. Переносимые воздушными течениями водяные пары конденсируются и возвращаются на поверхность Земли в виде дождя или снега. Выпавшая в виде осадков вода вновь испаряется и процесс круговорота повторяется.

В биосфере обычно выделяют малый и большой круговорот. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. При переносе водяного пара воздушными течениями и выпадении осадков на сушу круговорот становится сложнее. Часть выпавших осадков испаряется непосредственно с поверхности почвы и растительного покрова (процесс транспирации) и поступает обратно в атмосферу, другая питает реки, водоемы, подземные воды, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, замыкая, таким образом, большой круговорот.

Запасы воды в гидросфере. Вода в разных агрегатных состояниях содержится в самых различных формах водных скоплений (табл. 1). Объем воды Мирового океана превосходит объем суши, расположенной выше его уровня, примерно в 13 раз. Если его распределить равномерно по земной поверхности, то она окажется покрытой слоем воды глубиной 2600 м (в среднем 4-6 км). Общий объем воды на Земле составляет около 1386*10⁶ км³

Таблица 1.

Запасы воды на Земле (по А. И. Чеботареву)

Виды воды	Площадь распространения, млн. м^2	Объем, км^3	Доля в мировых запасах, %
Мировой океан	361,3	1338*10^6	96,5
Подземные воды	148,8	23,4*10^6	1,7
Почвенные воды	82,0	16,5*10^3	0,001
Ледники	16,23	24*10^6	1,73
Подземные льды зоны вечной мерзлоты	21,0	300*10^3	0,02
Вода в озерах	2,06	176*10^3	0,013
Вода в болотах	2,68	11*10^3	0,0008
Вода в руслах рек	148,8		0,0002
Биологическая вода	510,0		0,0001
Вода в атмосфере			0,001
Пресные воды	148,8	35*10	2,52

Мировой океан – значительный стабилизирующий фактор нашей планеты, что обусловлено его большой массой и занимаемой площадью.

Морская вода – сложный солевой раствор, средняя соленость которого составляет 35 г в 1 кг воды. Ее химический состав подобен крови человека, чем воспользовались хирурги во время второй мировой войны, восполняя ею потери крови в результате ранений.

Из-за особых теплофизических свойств воды океан является основным накопителем солнечной энергии на планете. Средняя температура поверхности океана – 17,8 ^оС, но если бы океан можно было бы равномерно перемешать, то его средняя температура оказалась бы равной 5,7 ^оС.

Многообразие водных объектов гидросферы представлено на планете семью основными классами: океанами и морями, реками, озерами, болотами, ледниками, водохранилищами и каналами. Структурная и функциональная организация гидросферы довольно сложна и подробное рассмотрение ее выходит за рамки нашего обзора, вместе с тем такой ее показатель, как продолжительность водообмена заслуживает упоминания, так как свидетельствует о потенциальной уязвимости гидросферы в результате антропогенного воздействия. Период полного водообмена составляет: в Мировом океане - 2500 лет; подземных вод различных горизонтов – от 1400 до10000 лет; ледников – около 10000 лет; озер – 17 лет; болот – 5 лет; почвенных вод – 1 год; водохранилищ – 0,5 года; рек – 16 суток; атмосферных вод – 8 суток.

В гидрологии и водном хозяйстве используют два понятия – статические и возобновляемые водные ресурсы. Под статическими водными ресурсами понимают практически мгновенные запасы воды, находящиеся в водных объектах, возобновляемыми – те, что ежегодно восстанавливаются в процессе круговорота воды на Земле. Для непосредственного пользования водными ресурсами человеку удобнее всего использовать речной сток. В частности суммарный сток с водосборов 36 самых крупных рек бывшего СССР – около 3524 км³, а Енисей, Обь, Лена, Амур и Волга в сумме дают около 60% этого стока. Речной сток Имеет поверхностную и подземную составляющие, величина последней составляет около 25% всего объема.

Литосфера. Наша планета сформировалась около 4600 млн. лет назад. Твердая земная кора, на которой мы обитаем, по отношению ко всей планете не толще яичной скорлупы. Она составляет 1,5% ее объема и 0,8% массы. Самая верхняя часть земной коры, доступная непосредственному наблюдению достаточно исследована, в то время, как представление о внутреннем строении Земли основаны на косвенных показателях (изучении сейсмических данных).

Толщина земной коры не одинакова – от 70-75 км под высокими горами, до 6-8 км под морским дном. Вместе с самой верхней частью мантии она образует жесткую литосферу, перекрывающую пластичный слой – астеносферу, по которой плиты литосферы могут дрейфовать в боковом направлении.

Земная кора делится на материковую и океаническую. Океаническая кора подстилает материковую, а под океанами несет на себе тонкий покров осадков и лав. Плотность материковой коры – 2,7 г/см³, океанической – 2,9 г/см³.

Горные породы, слагающие земную кору, можно подразделить на три типа:

1. Изверженные породы – образуются при остывании расплавленной магмы;

2. Метаморфические – возникают в результате нагрева или сжатия ранее образованных пород; При этом вырастают новые, определенным образом ориентированные кристаллы, поскольку сверхвысокое давление заставляет их расти в определенном, предпочтительном направлении.

3. Осадочные породы – состоят из обломков более древних пород, подвергшихся выветриванию или эрозии, либо из остатков живых организмов.

Литосфера – основной источник природных ресурсов минерального происхождения. Важность их для жизни и деятельности трудно переоценить. Вместе с тем многие ресурсы, которые обычно оцениваются как «запасы» – уголь, нефть, газ, сапропель, гумус и т.д., являются производными от кругооборота веществ и энергий в природе. Они образовались в результате некоторой, очень малой, несбалансированности круговоротов веществ и энергий, длившихся сотни миллионов лет на протяжении прошлых геологических эпох. Хозяйственная деятельность людей, особенно интенсивная в последнее столетие, изменила направление этого дисбаланса в противоположном направлении. Дальнейшая деятельность человека вполне может ликвидировать часть природных ресурсов, в частности запасы органического топлива за несколько сотен лет.

Особое внимание при рассмотрении природных ресурсов необходимо уделить наиболее важной части литосферы – ее поверхностному слою, который называется почвой. Это слой животворный. В нем сконцентрирована жизненная энергия и сила природы. В. В. Докучаев, российский ученый-почвовед, так определил понятие почвы:»Это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее заметно окрашены гумусом; эти тела всегда имеют собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материковой горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности».

Почва – это связующее звено между растительным и животным миром. Через нее осуществляется связь между биогеоценозами.

Атмосфера. (от греч. Atmos – пар и sphaira – шар) – газовая (воздушная) среда вокруг земли, которая вращается вместе с ней как одно целое. Масса атмосферы составляет около 5,15*10 ¹⁵ тонн. Атмосфера – это один из продуктов общего процесса возникновения и развития Земли, начавшегося много миллионов лет назад и продолжающегося до настоящего времени. Состав атмосферы у поверхности земли приблизительно составляет: азота – 78,1%, кислорода – 21%, аргона – 0,9%, углекислого газа – 0,03%, в незначительном количестве присутствуют водород, гелий, неон и другие газы. Процентное содержание основных газов атмосферы мало меняется до высоты около 100 км. На высоте около 20-25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы на земле от вредного излучения. В нижних 20 км в атмосфере содержится и водяной пар (у земной поверхности от 3% в тропиках, до 0,000002% в Антарктиде, количество которого с высотой быстро убывает), а также твердые и жидкие аэрозольные частицы (пыль, дым, продукты конденсации различных жидкостей.

Атмосферный воздух – жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы. По существу в нем воплощается вся естественная среда, окружающая человека. Атмосферный воздух в значительной степени и есть та окружающая естественная среда, которую мы охраняем и который выступает посредником между природной средой и человеком. Если загрязняется лес, животные и растительность в лесу, земельный покров и т.д., то они гибнут все. Но для атмосферного воздуха загрязнение, его степень не имеют значения. Он остается всегда атмосферным воздухом, хотя и иного качества.

Давление и плотность воздуха с высотой убывает. Температура воздуха меняется с высотой более сложно, и в зависимости от ее распределения в атмосфере выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Атмосфера обладает электрическим полем, в ней возникают различные электрические, оптические, акустические явления, в ней рассеивается и поглощается солнечная и земная радиация. Неравномерность нагревания воздуха способствует его общей циркуляции, которая влияет на погоду и климат Земли.

Существование живого организма невозможно вне окружающей среды, частью которой является кислород. Он вездесущ и всемогущ, из него в значительной степени состоит не только воздух и вода, но и мы с вами и половина массы земной коры, которая сложена из кислородосодержащих веществ. Для всех высокоорганизованных живых существ требуется бесперебойное поступление кислорода в организм и примерно одинаковое на единицу массы живого вещества потребление кислорода, чтобы обеспечить сохранение окислительных процессов на должном уровне. Известно, что человек в покое, при минимальном газообмене потребляет около 250 мл кислорода в минуту. При тяжелой мышечной работе потребление кислорода увеличивается в 10 и более раз. Потребление кислорода связано с развитием промышленности и общественного производства. Ежегодное мировое потребление кислорода промышленностью составляет миллионы тонн.

Влияние на атмосферные процессы, особенно на тепловой режим, оказывает озон – трехатомный изотоп кислорода, обладающий большой химической реактивностью и токсичностью. Озон, сосредоточенный в стратосфере, образует озоносферу (озоновый экран), где поглощает ультрафиолетовое излучение солнечной радиации, являющейся главным фактором нагревания воздуха и гибельное для живых организмов. Озоновый экран расположен от 7-8 км на полюсах и 17-18 км на экваторе до 50 км от поверхности Земли, с наибольшей плотностью озона на высотах 20-22 км и характеризуется повышенной концентрацией озона (в 10 раз выше, чем у земной поверхности). Количественные характеристики озонового слоя показательны в сравнении, например, при наземных давлениях и температуре толщина слоя озона составила бы около 0,23-0,52 см.

Средние месячные значения общего содержания озона изменяются в зависимости от широты и времени года. Наблюдается увеличение содержания озона от экватора к полюсу и годовой цикл с минимумом осенью и максимумом весной. Озон – это броня земли, однако сейчас человека подстерегает неожиданная и серьезная опасность – появление озоновых «дыр», представляющих собой значительное пространство в атмосфере с пониженным (до 50%) содержанием озона. К настоящему времени зарегистрирована, от года к году расширяющаяся, озоновая дыра над Антарктидой, выходящая за контуры материка и менее значительные образования в иных местах. Можно спорить о причинах и механизме их появления, но очевидно, что это следствие антропогенного влияния, непродуманной хозяйственной деятельности, в т.ч. использование в ракетных топливах некоторых экологически вредных компонентов (Не является ли главной причиной возникновения озоновой дыры над Архангельской областью деятельность федерального космодрома «Плесецк»?).

Важное место в круговороте веществ и энергий биосферы занимает углекислый газ. Его количество в атмосфере Земли составляет около 2,4*10 ¹² т. Исследования ученых по динамике этого газа в атмосфере показали, что содержание его не претерпело существенных изменений на протяжении довольно продолжительного времени и слабо связано с хозяйственной деятельностью человека. Велико влияние углекислого газа на состояние окружающей природной среды и здоровье человека. Даже кратковременное воздействие при незначительном повышении его концентрации в воздухе (до 3%), приводит к удушью, временной или постоянной утрате жизненных функций, или гибели человека. Возрастание количества углекислого газа в атмосфере создает «парниковый эффект», ведет к потеплению климата, а увеличение мутности атмосферы способствует его похолоданию.

Последующие изменения атмосферы будут, вероятно, зависеть не столько от характера естественной эволюции, сколько от результатов хозяйственной деятельности людей. Эти изменения и будут формировать климат планеты и состояние биосферы в целом.

Дата добавления: 2015-10-24