Население Земли и его экономика как факторы возмущения биосферы. Энергопотребление как индикатор экономики. Сравните темпы роста населения Земли и энергопотребления мира в ХХ веке.

Быстропротекающий, стихийный рост экономики и населения мира, достигший к концу XX века опасных значений, приводит к деградации экосистем биосферы и нарушению ее функционирования. За кажущимися малыми значениями темпа изменения характеристик кроется взрывное в историческом масштабе времени разрушение биосферы. Основной показатель экономики – валовой национальный продукт (ВНП), обычно оценивающийся в долларах США. Но для глобалистики более удобен другой параметр – мощность энергопотребления в ваттах (Ре). Во-первых, мощность энергопотребления отражает экономику. Во-вторых, энергетический параметр более точен, чем ВНП, из-за отсутствия пересчета колеблющихся валют. В-третьих, мощность энергопотребления гармонично входит в систему основных параметров глобалистики, которые будут рассмотрены в дальнейших разделах.

Рост мощности энергопотребления в XX столетии Стремительный взлет численности населения и энергопотребления мира в уходящем столетии, показанный на рис. 2.1 и 2.3, выражает суть динамики современного мира.

8.Взаимосвязь биоразнообразия на Земле и устойчивости функционирования биосферы.

Многие экологи считают, что несмотря на повсеместное употребление термина «биологическое разнообразие», как понятие оно не сформировалось до сих пор. Отчего так происходит? Прежде всего оттого, что современные возможности

Рис. 7.2. Структура и уровни биоразнообразия

биосферы еще не известны. Следовательно, не известно и общее количество видов в биосфере до сих пор, и, значит, неизвестен ее потенциал. В связи с этим в настоящее время имеется несколько точек зрения на сущность биологического разнообразия. Наиболее распространен взгляд на биоразнообразие как на совокупность видового богатства живых организмов. Согласно этому, биологическое разнообразие включает в себя прежде всего все существующие на Земле виды растений, животных и микроорганизмов. Оно также охватывает и всю совокупность природных экосистем, которые слагаются этими видами. Таким образом, под биоразнообразием можно понимать разнообразие организмов и их природных сочетаний.
Однако многие экологи считают, что в общую структуру биоразнообразия следует включать не только организменное разнообразие, но и экологическое, генетическое и отчасти культурное разнообразие (рис. 7.2).
Поэтому нередко под биоразнообразием подразумевается изменчивость экосистем всех живых организмов, включая земные, морские и другие водные экосистемы. В этом случае оно включает разнообразие в рамках одного вида (генетическое разнообразие), между разными видами (видовое разнообразие) и экосистемами (экосистемное разнообразие).
Следует отметить, что биологическое разнообразие может быть представлено и как фундаментальная часть живого покрова, и как ресурс, наряду с пространством, временем и энергией. Это представление о разнообразии основано на структурной иерархии.
Существует три основных типа биоразнообразия:
- генетическое разнообразие, отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;
- видовое разнообразие, отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). В настоящее время описано около 1,5-2,0 млн видов, хотя их общее число, по некоторым оценкам, составляет до 50 млн;
- разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразие сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу - от биоценоза до биосферы.
Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов.
В соответствии с Конвенцией 1992 г. о биологическом разнообразии, участниками которой по состоянию на 14 августа 2001 г. являются 181 государство, правительства обязались сохранять биологическое разнообразие, использовать его компоненты на устойчивой основе и равноправно делиться выгодами, вытекающими из использования генетических ресурсов. Несмотря на это, биологическое разнообразие планеты необратимо утрачивается со скоростью, вызывающей тревогу, в результате крупномасштабной деятельности по сведению и выжиганию лесов; хищнических масштабов заготовки растений; неизбирательного применения пестицидов и других стойких ядохимикатов; осушения и засыпки болот; уничтожения коралловых рифов и мангровых зарослей; применения грабительских методов рыболовства; изменения климата; загрязнения воды; превращения нетронутых природных зон в сельскохозяйственные угодья и городские массивы.
В малайзийской столице в феврале 2004 г. под эгидой ООН состоялась седьмая конференция участников Конвенции по биологическому разнообразию. В ней приняли участие более 2 тыс. представителей свыше 180 стран мира. Участники конференции обсуждали вопросы защиты окружающей среды и исчезающих видов, изучали возможность создания специальной сети, которая помогла бы населению развивающихся стран защитить свое наследие. Тема международного форума напрямую затрагивала будущее каждого. «Выживание человека как биологического вида зависит от биологического разнообразия, - заявил исполнительный секретарь Конвенции по биологическому разнообразию Хамдалла Зедан. - Без него не будет ни производящих кислород деревьев, ни удерживания воды, ни биологического разложения, так что органические отходы станут просто накапливаться».
После 2000 г., как заявил на форуме генеральный директор Программы ООН по окружающей среде Клаус Топфер, на планете ежегодно исчезает около 60 тыс. биологических видов, и это число неуклонно растет.
Биоразнообразие характеризует процесс реальной эволюции, который идет на многих уровнях организации живого. По оценкам ученых, общее число видов живых существ составляет от 5 до 30 млн. Из них в настоящее время описано не более 1,5 млн (рис. 7.3).
Число известных видов живых организмов колеблется по подсчетам разных ученых и научных организаций. В качестве примера можно привести количество описанных видов живых организмов по данным специалистов ЮНЕП - программы ООН по окружающей человека среде (табл. 7.1).

Таблица 7.1. Расчетное количество описанных видов на 2000 г.

Рис. 7.3. Число живущих видов (всего 1 413 000) всех классов организмов, известных к настоящему времени (в соответствии с основными группами)

В 1982 г. была опубликована наделавшая много шума статья американского исследователя Т. Эрвина, утверждавшего, что в тропических лесах может обитать более 30 млн видов членистоногих, главным образом насекомых. Основанием для такого смелого вывода стала проведенная нм оценка числа видов насекомых, специфически связанных только с одним видом деревьев из семейства бобовых (Luehea seemanni) в трошгческом лесу Панамы. Используя окуривание инсектицидом крон деревьев и собрав всех упавших членистоногих на растянутую внизу полиэтиленовую пленку, Эрвин подсчитал общее число видов жуков (из которых многие, как он полагал, неизвестны науке) и пришел к выводу, что дерево служит кормовым растением всего для 136 из них. Приняв ряд допущений, он рассчитал также, что число видов всех членистоногих, связанных с одним видом деревьев (включая тех, что живут на земле) достигает 600, а так как древесных видов в тропиках около 50 тыс., то простое перемножение давало 30 млн; вместе с уже известными науке (около 1 млн) это составляло 31 млн. Некоторые энтомологи отнеслись к расчетам Эрвина весьма скептически: приняв его логику, следовало ожидать, что большинство насекомых, находимых исследователями в тропиках, должны относиться к новым, еще не известным науке, видам, на самом же деле таковые встречаются не столь уж часто.
Эту гипотезу проверил чешский ученый В. Новотный (Институт энтомологии Чешской академии наук) совместно с коллегами из США, Панамы, Швеции и Чехии.
Обследуя в течение нескольких лет участок низменного тропического дождевого леса в Новой Гвинее, ученые собирали насекомых с листьев 51 вида растений, в том числе с 13 видов рода Ficus и 4 - рода Psychotria. Всего было собрано более 50 тыс. насекомых, относящихся к 935 видам, среди которых преобладали жуки, гусеницы бабочек (чешуекрылых) и прямокрылые. Кроме того, исследователи выращивали гусениц на разных растениях, стараясь довести их до куколки.
Анализ всего этого обширного материала показал, что в расчете на один кормовой вид приходится 7,9 вида жуков, 13,3 - бабочек и 2,9 - прямокрылых. Таким образом, представление о чрезвычайной распространенности в тропиках стенофагии оказывается не более чем мифом. Новотный и его коллеги рассчитали также, сколько видов насекомых может быть связано с кормовыми растениями на уровне родов, а затем, исходя из полученных данных, вычислили общее число видов членистоногих: их оказалось около 4,9 млн, но не 31 млн, как предполагал Эрвин.
Разнообразие доминирует среди насекомых и высших растений из живущих видов всех организмов, зарегистрированных к настоящему времени, но обширные множества видов среди бактерий, грибов и других малоизученных групп остаются неоткрытыми. Общее количество организмов всех жизненных форм колеблется между 10 и 100 млн видов (по Wilson, 1992). О полезных свойствах большинства организмов мы знаем очень немного. В активе человечества, например, всего около 150 видов культурных растений, которые находят широкое применение, а из 265 тыс. видов всех растительных организмов только 5 тыс. видов когда-либо возделывались человеком. В еще меньшей мере учитывается разнообразие микроорганизмов и грибов. Между тем в настоящее время насчитывается около 65 тыс. видов грибов. А много ли мы их используем?
Разнообразие живой природы является основным индикатором влияния человеческой деятельности на живое окружение. С началом развития промысла крупных млекопитающих и птиц, а затем с возникновением земледелия человек вторгся в естественные, созданные природой замкнутые циклы. В каждом таком цикле любой вид живых организмов выполняет свою роль, и все они находятся в неразрывной связи. Стараясь изменить природные условия, человек вступил в конфликт с силами естественной саморегуляции. Одним из результатов такого конфликта явилось снижение биологического разнообразия природных экосистем. В настоящее время число видов на Земле стремительно уменьшается. Ежедневно исчезает от 1 до 10 видов животных и еженедельно - 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей - нематод), связанных с ним в процессе питания. Есть угроза, что в ближайшие 20-30 лет мы потеряем около 1 млн видов. Это будет серьезным ударом по целостности и стабильности нашего природного окружения (табл. 7.2).

Таблица 7.2. Сокращение видового разнообразия Земли после 1600 г.

Современная природоохранная деятельность ориентирована прежде всего на сохранение многообразия форм жизни на Земле. Совокупность видов живых организмов на нашей планете создает особый фонд жизни, который называется генофондом. Это понятие несколько шире, чем просто совокупность живых существ. Оно включает в себя не только проявившиеся, но и потенциальные наследственные задатки каждого вида. Мы еще не все знаем о перспективах использования того или иного вида. Существование какого-то организма, кажущееся ненужным, в будущем может оказаться не только полезным, но и, быть может, спасительным для человечества.
Пример тому - открытие одного ценнейшего лекарства. Кто бы мог подумать, что неприметная, да и в какой-то мере вроде бы и вредная, грибная плесень из рода Penicillium окажется исключительно важной для рода человеческого. А ведь именно она послужила первоосновой для создания Александром Флемингом лекарства пенициллина, которое спасло миллионы человеческих жизней. Многие виды животных, например броненосец и белый медведь, неожиданно также оказались полезными для научных исследований как объекты экспериментов и ключ к техническим новшествам. Броненосцы - единственные живые существа, не считая человека, подверженные заболеванию проказой. Теперь они стали неоценимыми помощниками в поисках средств исцеления от этой болезни. Недавно было обнаружено, что шерсть белого медведя является исключительно эффективным поглотителем тепла. Мех белого медведя, отражая видимый свет, одновременно обладает свойством превращать в тепло до 95 % попадающих на него солнечных лучей. Это дало исследователям ключ к созданию материалов для изготовления более совершенной одежды, удерживающей тепло, и коллекторов солнечной энергии.
Биологическое разнообразие в условиях усиления хозяйственной и техногенной деятельности человека зависит от степени развития научно обоснованной и эффективной сети охраняемых территорий. Для сохранения биоразнообразия видов необходимо сохранить разнообразие экосистем, и наоборот, поддержание экосистем в естественном состоянии невозможно без сохранения их видового разнообразия. Главная проблема охраны природы в настоящее время не защита какого-то количества видов растений или животных от угрозы исчезновения, а сочетание высокого уровня продуктивности с сохранением в биосфере широкой сети центров генетического разнообразия. Биологическое разнообразие фауны и флоры обеспечивает нормальный круговорот веществ, устойчивое функционирование экосистем. Если страны смогут решить эту важную экологическую задачу в будущем можно рассчитывать на производство новых продуктов питания, лекарственных средств, сырья для промышленности.
Для контроля и сохранения биологического разнообразия ландшафтов умеренной природной зоны разрабатывается и внедряется комплекс относительно недорогостоящих мероприятий. Прежде всего, это выделение участков, на которых сохраняются в неприкосновенности места обитания диких животных. В естественных лесах обитают более разнообразные популяции диких животных, чем в лесонасаждениях столетней давности. В наибольшей степени исчезновение диких видов растений и животных связано с уничтожением тропических лесов. Примеров здесь множество. Так, ареал оранжевой жабы (Bufo periglenes) - вершина одной-единственной горы в Коста-Рике. Лес на этой территории может быть уничтожен всего за несколько часов. Вслед за исчезновением растительности оранжевой жабе и подобным эндемикам (виды с крайне узким ареалом, ограниченные в своем распространении отдельной областью или страной) придет конец. Еще один пример касается миниатюрного филиппинского долгопята - одного из самых маленьких представителей отряда приматов. Он обитает на острове Бохоль. В настоящее время популяции филиппинских долгопятов угрожает исчезновение из-за непрекращающейся вырубки лесов на островах филиппинского архипелага.
При вырубке лесов необходимо стремиться к сохранению отдельных деревьев самых различных видов и возрастов. Даже несколько старых омертвевших деревьев играют важную роль в сохранении отдельных видов насекомых и птиц.
Можно создать условия для обитания птиц и животных под опорами линий электропередач, в старых заброшенных карьерах, путем посадки деревьев и кустарников на крутых откосах, малопригодных для сельскохозяйственного использования, и т.д. Важно сохранять также небольшие, площадью всего несколько квадратных метров, заболоченные участки и влажные луга, которые являются местом распространения ряда видов растений.
Особые требования предъявляются к естественным и искусственным водоемам. Берега должны иметь неправильную форму и полого погружающееся дно, что, с одной стороны, содействует развитию водных растений, с другой - обеспечивает диким животным защиту и укрытие.
Все эти комплексные мероприятия могут в значительной степени содействовать сохранению флоры и фауны даже в густонаселенных районах. Так, в условиях больших городов можно создавать искусственные экосистемы, сохраняя пустыри с комплексом растений, птиц и насекомых.
Проблема сохранения биологического разнообразия живых организмов планеты в настоящее время является наиболее острой и значимой для человечества. От того, как и каким образом будет решена эта проблема, зависит возможность сохранения жизни на Земле и самого человечества как части биосферы.

9.Обобщенная динамика мира. Зависимость темпов роста населения и энергопотребления и темпов ухудшения характеристик компонентов биосферы.

Биосфера – это "область существования живого вещества" (В. И. Вернадский), пространственно-временная сфера развертывания геобиоисторического процесса от гипотетических начал во Вселенной и образования Земли к конкретным биогеохимическим циклам, рождению, эволюции и устойчивости живых систем на Земле и далее – до экспансии единственного из многочисленных видов – человека, который приобрел разум и начал нарушать стихийно сложенный сотнями миллионов лет баланс движения живого и косного (неживого) вещества и энергии (определение, близкое к трактовке академика Б. С. Соколова). Биосфера охватывает приземную часть атмосферы (до высоты 30–60 км), верхнюю часть литосферы (на глубину до 2–5 км) и всю гидросферу (вплоть до дна самых глубоких впадин в Мировом океане). Общее учение о биосфере создал В. И. Вернадский ("Биосфера", 1926). В учении о биосфере сливаются воедино науки о Земле, Космосе, жизни.

Основная функция биосферы – осуществление биологического круговорота вещества и энергии с использованием солнечной энергии фотосинтезирующими организмами, который регулируется деятельностью живых организмов и обеспечивает динамику всех жизненных процессов и стабилизацию климата Земли. Эти процессы осуществляются в три этапа: создание в результате фотосинтеза органического вещества первичной (растительной) продукции, превращение первичной продукции во вторичную (животную), разрушение первичной и вторичной продукции микроорганизмами.

В биосфере выделяют следующие основные типы экосистем: хвойный лес (тайга), широколиственный лес, тропический лес, степь, пустыня, тундра, морская экосистема, экосистема внутренних водоемов.

Биологическая масса Земли составляет 1,84 × 10¹²т сухого вещества и несоизмеримо мала в сравнении с массой Земли (6 × 10²⁷т). Биомасса и биологическая продуктивность (сухой вес) суши и моря показаны в табл. 2.12.

Таблица 2.12