Учение В.И. Вернадского о биосфере

Развитие промышленности не обязательно приводило к обеднению  живой природы, но часто способствовало появлению новых форм животных и  растений. Развитие транспорта и других средств сообщения способствовало распространению как полезных, так  и многих вредных видов растений и животных. Прямое воздействие направлено непосредственно на живые организмы. Например, нерациональные рыболовство и охота резко сократили численность ряда видов. Нарастающая сила и убыстряющиеся темпы изменения природы человеком вызывают необходимость её охраны. Целенаправленное, сознательное преобразование природы человеком с проникновением в микромир и космос знаменует собой, по В. И. Вернадскому (1944), формирование «ноосферы» — оболочки Земли, измененной человеком.

Революцией во взаимоотношениях человека и биосферы стало развитие промышленности. Современная индустрия  требует огромного количества природных  веществ. При их добыче уничтожаются естественные экосистемы, на месте  которых создаются города, предприятия, шахты, карьеры, дороги, трубопроводы, линии связи и электропередач. Общий объем добываемого из недр планеты составляет около 300 млрд. тонн в год. Часть этого вещества не нужна для производства – обычно это пустая порода, которую приходится извлекать вместе с сырьем. Например, чтобы получить 1гр. золота, надо переработать 3,5 т породы, а при получении 1 т железа в отходы идет 14 т породы.

Вопрос 5. Потребители пресной воды. Причины потерь пресной воды.

Пресная вода расходуется  на удовлетворение хозяйственно-бытовых  нужд населения, промышленностью, сельским хозяйством. Различают возвратное потребление  – с возвращением забранной воды в источник (коммунальное хозяйство, промышленность, водохранилища) и безвозвратное  водопотребление – с расходом её на фильтрацию, испарение и т.п. (в основном, в сельском хозяйстве). Хотя запасы речных вод невелики (1200 км³ или 0,0001 % объёма всей гидросферы), именно речная вода обеспечивает основной объём потребляемой воды в быту и народном хозяйстве, так как речные воды обладают значительной способностью к возобновлению и самоочищению.

Процесс урбанизации, интенсивное  развитие промышленности, сельского  хозяйства ведут к непрерывному возрастанию водопотребления (в  течение 20-го века оно возросло более  чем в 7 раз). На рисунке 2.1 показана динамика водопотребления в мире по видам  хозяйственной деятельности. На 2000 г 63 % полного водопотребления (или 86 % безвозвратного) в мире приходится на сельское хозяйство. Так, за 20-й век  площадь орошаемых земель возросла с 47 млн. га до 347 млн. га.

Примерно такая же ситуация к 1991-92 г.г. сложилась в бывшем СССР: потребление воды на промышленные нужды составляло около 30 %, в сельском хозяйстве – 57 %, в коммунальном хозяйстве – 8 %. Существенно иная ситуация в Российской Федерации: в 1991 г. из потреблённых 117 км³ на нужды промышленности ушло 53%, на сельское хозяйство – более 20 %, на хозяйственно-питьевые нужды – 15 %.

На многих реках России водозабор превысил все допустимые нормы и составляет более 0 % от среднего многолетнего стока (реки Кубань, Урал, Миасс и др.). На реке Дон водозабор составил 64 %. Это говорит о том, что наблюдающаяся деградация водных объектов, особенно в европейской части России, на Урале, в Кузбассе связана с большим забором воды.

До настоящего времени потребление человеком пресной воды осуществляется, главным образом, за счёт вод речного стока. Это понятно: речная сеть наиболее доступна для изъятия пресной воды как по распространённости по земной поверхности (по сравнению, например, с озёрами, в которых пресной воды содержится больше на два порядка величины, но распределены озёра крайне неравномерно), так и по энергетическим и другим издержкам на изъятие (по сравнению, например, с забором воды из подземных источников). Кроме того, воды речной сети наиболее динамичны и способны к возобновлению и самоочищению. Годовой сток речной сети в мировой океан составляет, по разным оценкам, в среднем (15…16)×10³ км³/год. Если отнести прогнозируемое на 2000 г. водопотребление в мире (5190 км³/год, рисунок 2.1) к среднему многолетнему стоку мировой речной сети (15…16) ×10³ км³/год, то окажется, что усреднённый общемировой водозабор приближается к 30% от общемирового усреднённого стока речной сети. Конечно, в такой оценке не учтён водозабор из подземных источников, из озёр (этот водозабор учтён в прогнозной величине водопотребления 5190 км³/год). Поэтому реальное отношение годового водозабора к годовому стоку будет несколько меньше 30 %, но дело идёт к этому.

В этой ситуации чрезвычайно  важно предельно минимизировать безвозвратное водопотребление. То есть такое водопотребление, при  котором определённая доля воды, забираемая водопользователем, например, из речной сети, в речную сеть не возвращается. К сожалению, сегодняшние технологии в промышленности, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве предопределяют значительные потери пресной воды. В таблице 2.2 для указанных видов  хозяйственной деятельности приведены  данные по полному водопотреблению  и безвозвратным потерям (в знаменателе, здесь же – процентное содержание потерь) на территории бывшего СССР в 1900, 1980 и 2000 г.г.

Как следует из таблицы 2.2, в 2000 г. на территории бывшего СССР из 440 км³ потреблённых пресных вод 270 км³ (или 61,4 %) будет безвозвратно изъято, прежде всего, из речного стока. Если положить, что на территории бывшего СССР, как и в среднем в мире, водозабор составляет ~30 % от стока, то с учётом того, что безвозвратные потери пресных вод в 2000 г. оценены в 61,4 %, получается, что речная сеть данной территории сегодня безвозвратно теряет 0,614·30 % » 18,5 % своего стока. Эту же цифру можно, в первом приближении, отнести и к миру в целом.

Разумеется, данные потери не абсолютно безвозвратны для биосферы. Фактически в процессе водопользования  часть воды из речной сети переводится  в атмосферную влагу за счёт испарения (как, например, в устройствах охлаждения нагретых вод ТЭС и АЭС) или  в почвенную и атмосферную  влагу (как при орошении в сельском хозяйстве) и, таким образом, остаётся в биосфере. Но водоёмам, точнее, биоте водоёмов, прежде всего рек, от этого не легче: уменьшение практически на 20 % массы воды в реках приводит к резкому изменению условий обитания всех участников. Интенсивное одновременное загрязнение речных вод коммунальными, промышленными и сельскохозяйственными стоками ведёт к деградации рек речной системы территории бывшего СССР. Характерные примеры: реки Средней Азии – Амударья и Сырдарья, практически «разобранные» на орошение хлопковых плантаций и другие хозяйственные нужды по пути их следования к Аральскому озеру-морю и предопределившие, таким образом, начавшуюся гибель Аральского моря; река Дон, водозабор которой составил 64 %, что соответствует безвозвратным потерям его вод в 40 %, а в июне-августе, на которые приходится более 60 % водозабора, легендарный тихий Дон вообще дышит на ладан.

При безвозвратном отводе воды экологические последствия  затрагивают не только собственно реку. Пересыхают или уже пересохли  болота вдоль множества рек, так  как болота в гораздо меньшей  степени подпитываются периодическими паводками. Это приводит к исчезновению большого количества водной дичи и многих видов животных и растений, ранее обитавших в этих местах. Это касается и эстуариев-заливов, в которых пресная вода, выходящая из устьев рек в мировой океан, постепенно смешивается с морской. Эстуарии – одни из самых продуктивных экосистем в биосфере: прекрасные места размножения многих видов рыб, моллюсков, водяных птиц. При уменьшении речного стока солёность воды в эстуариях возрастает, что резко изменяет экологию данных вод. Так, экологическая обстановка в северной части Калифорнийского залива (Мексика) заметно изменяется в связи со значительным уменьшением притока пресной воды из реки Колорадо: забор воды на орошение и водоснабжение города Лос-Анджелеса стремительно приближается к 100 % её среднегодового стока, и то место, где река впадает в Калифорнийский залив, теперь часто представляет собой её сухое русло.