Методология охраны природы, рационального использования ее ресурсов, сохранения окружающей человека среды и природопользования основана на положении о всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости предметов и явлений в природе и обществе. В философском осмыслении вопросы взаимоотношений общества и природы внутренне связаны с проблемой человека как центральной во всем комплексе глобальных экологических проблем современности.
Термин «экология» был предложен в 1869 г. немецким биологом Э. Геккелем (1834—1919). В буквальном смысле он означает: наука об организмах у себя дома (от греч. эйкос — дом, родина и логос — учение). Хотя формально наука эта молодая, но человечество занимается ею издавна. Еще в сочинениях древнегреческих философов, в частности Гиппократа и Аристотеля, приводились данные явно экологического характера.
Все живые и неживые объекты, окружающие растения, животных и другие организмы, с которыми они непосредственно взаимодействуют, называются средой или средой обитания. Компоненты ее многообразны, и значение их для существования различных организмов неодинаково.
Академик В. И. Вернадский, разрабатывая новое направление — биогеохимию, создал комплексное учение о биосфере, представляющее собой замечательный пример вскрытия законов взаимозависимости и взаимообусловленности живой и неживой природы как неразрывного комплекса явлений.
ЭКОСИСТЕМЫ, БИОГЕОЦЕНОЗЫ И БИОЦЕНОЗЫ.Биосфера — огромная и чрезвычайно сложная экологическая система, где биотический круговорот совершается в определенном и относительно постоянном режиме. Эта стабильность исторически сложилась на основе высокого видового разнообразия организмов, каждому из которых присущи специфическое взаимоотношение со средой и своя роль в трансформации энергии и переносе веществ.
ПОПУЛЯЦИЯ — УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ.Устойчивость экосистем и стабильность функционирования определяются закономерностями их структуры, и в первую очередь тем, что входящие в них организмы — не простой конгломерат, случайное скопление особей (индивидов) различных видов, а популяции видов.
Появление человека на Земле предопределило дальнейшее развитие биосферы. Длительное время воздействия на нее человека было ничтожным, и антропогенного фактора, специфически влияющего на экосистемы, не существовало. Человек до тех пор, пока он был лишь одним из биологических видов, обитающих на Земле, подчинялся тем же законам, что и другие организмы. Только 20— 30 тыс. лет назад положение резко изменилось в связи с тем, что в среднем палеолите возникла первая общественно-экономическая формация и биологические законы развития человека стали оттесняться социальными законами развития общества.
Изложенные выше теоретические основы позволяют говорить о некоторых общих принципах мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов.Поскольку человеческое общество и природа едины, а антропогенный обмен возник и развивался как этап эволюции биосферы, использование природы и ее охрана неразрывно связаны. Из этого следует, что основное направление охраны природы — охрана в процессе ее использования. Установление сбалансированного антропогенного обмена и есть та задача, которую надо решить. Но при этом следует помнить, что, как писал еще академик С.С.Шварц, существует очевидное противоречие между основной стратегией развития экосистем и направлением антропогенного преобразования их организации в соответствии с интересами человека: человек создает продуктивные системы, а природа стремится создать стабильные системы, их продуктивность ее (природу) «не интересует».
Первые законодательные акты по охране природы в России появились в XI—XII вв. Так, в «Русской правде» Ярослава Мудрого ограничивалась добыча зверей и птицы. В XIII в. князь Владимир Волынский заложил основу будущего заповедника в Беловежской Пуще.
Комплексное рациональное использование и охрана природных ресурсов, так же как и забота о создании нормальных для жизни человека условий окружающей природной среды, — основные принципы при организации системы охраны природы в России. На решение этих задач направлена вся деятельность государственных органов, общественных организаций и научных учреждений по охране природы. Из тех же задач они исходят при международном сотрудничестве.
Охрана природной среды — одна из важнейших государственных задач и дело всего народа. В соответствии с этим общества охраны природы созданы и функционируют во всех странах СНГ, законами которых на них возложено руководство всей общественной работой в области охраны природы.
Важная роль в решении вопросов охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов принадлежит науке и технике. В Российской Федерации природоохранной тематикой занимаются не менее 900 научно-исследовательских организаций.
Международные конвенции и соглашения известны с XIX в. Первыми были Конвенция по ловле устриц, заключенная в 1839 г. между Францией и Великобританией, Соглашение об охране морских котиков, достигнутое в 1897 г. между Россией, США и Японией, ряд конвенций и соглашений по рыболовству. В начале XX в. Россией было заключено несколько конвенций и соглашений по охране перелетных птиц и защите растений от вредителей и болезней.
Почва как естественно-историческое тело представляет собой поверхностный слой земной коры, обладающий свойством давать урожай и являющийся объектом обработки земледельцем. По определению В.А.Ковды, почвенный покров — это сложная многокомпонентная открытая система бесконечно большого числа первичных локальных почвенных разностей, аккумулирующих потенциальную энергию, влагу и питательные вещества, что обеспечивает существование и воспроизводство растительных организмов. Ее толщина в среднем составляет 18—20 см, хотя в различных районах суши может быть ог нескольких миллиметров до 1,45—2,0 м. На формирование почвы уходят тысячелетия взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов и особенно микроорганизмов с почвообразующей горной породой.
Разрушающее воздействие воды, ветра и антропогенных факторов на почву и подстилающие породы, снос наиболее плодородного верхнего слоя или размыв называется эрозией. Эрозия причиняет большой вред.В результате ее деятельности происходит смыв гумусового горизонта, истощаются запасы энергии и питательных веществ в почве, а следовательно, уменьшается энергетический потенциал, снижается плодородие. Достаточно сказать, что каждый смытый сантиметр почвы — это потеря с 1 га поля около 167472-106 Дж энергии. Указанные факторы приводят к нарушению стабильности экосистемы, причем эти изменения могут быть глубокими и даже необратимыми.
Указанные процессы способствуют резкому нарушению нормального функционирования системы почва — растение.Ежегодно на земном шаре вследствие засоления выходит из оборота 200—300 тыс. га орошаемых земель. Наибольшее засоление почв в России отмечается на орошаемых землях Нижнего Поволжья. Засоленные земли необходимо промывать пресной водой, но при этом возникает другая проблема — сброса засоленных промывочных вод, которые образуют громадные соленые болота-соры. Сбрасываемые воды насыщены удобрениями, пестицидами и дефолиантами, токсичными для человека и животных.
На участках «индустриальной пустыни» обычно ничего не произрастает, поскольку загрязнители содержат в значительных количествах химические элементы, которых в естественных условиях в почве крайне мало. Это углерод, сера, молибден, медь, кадмий, цинк, серебро, мышьяк, алюминий, никель, вольфрам, натрий, хлор, железо, титан, бор, барий, фтор. Причем сложившиеся в почве определенные соотношения между химическими элементами резко нарушаются.
Уплотнение почвы связано с воздействием естественных факторов — дождя, особенно при отсутствии растительности и под влиянием гравитационных сил.Повышенная плотность почв при попеременном увлажнении и иссушении затрудняет их обработку. Установлено, что для большинства сельскохозяйственных культур оптимальное соотношение различных фаз почвы должно быть следующим: твердая — 40—46 %, жидкая — 28—32, газообразная — 26—28 %, т.е. 1,5:1:1. Отношение растений к такому строению почвы сформировалось в процессе их эволюции, и одна из главных задач земледелия состоит в создании и поддержании указанного соотношения ее физических фаз.
Пески европейской части России занимают около 6 млн га. Естественно, такая площадь представляет большой резерв для расширения сельскохозяйственных угодий путем вовлечения песков и песчаных почв в сельскохозяйственный оборот. Значительная площадь песчаных земель, пригодных под различные сельскохозяйственные культуры, имеется в Калмыкии, Астраханской и других областях. Здесь поистине неограниченные возможности для развития животноводства.
Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, принято называть нарушенными. Значительный ущерб участкам, пригодным для сельскохозяйственного использования, причиняют открытые разработки недр. Образующиеся карьеры глубиной 400— 500 м и отвалы охватывают большие площади. В стране угольные разрезы занимают около 200 тыс. га земель. Под золоотвалы каждый год отводится более 2000 га. На Курской магнитной аномалии ежегодно утрачивается 100 млн м3 чернозема.
Мониторинг земель в Российской Федерации ведется Государственным земельным комитетом Российской Федерации и Министерством природных ресурсов Российской Федерации по единой системе за счет ассигнований из республиканского бюджета Российской Федерации и средств, поступающих в местные бюджеты от взимания земельного налога и других платежей за землю.
В 1991 г. принят Закон России «О плате за землю», которым установлены три формы оплаты: земельный налог, арендная плата, нормативная цена земли. Цель введения платы — стимулирование рационального использования, охраны и освоения земель, повышения плодородия почв, выравнивание социально-экономических условий хозяйствования на землях разного качества, обеспечение развития инфраструктуры в населенных пунктах, формирование специальных фондов финансирования этих мероприятий.
Полезные ископаемые — руды черных, цветных и редких металлов, различные виды топлива (уголь, нефть, газ), химическое сырье, строительные материалы — величайшее богатство недр Земли. Нельзя найти область производства, где бы не требовались минеральные ресурсы. Недра дают сырье для химической, металлургической и других отраслей промышленности. На их продукции работают почти все виды транспорта. Минеральные удобрения и пестициды, получаемые из полезных ископаемых, широко применяют в сельском хозяйстве.
Определено, что разведанных запасов органического топлива на Земле при современных объемах энергопотребления хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти на 35—40, газа на 50, угля на 425 лет. Ресурсов угля на земном шаре в 2 раза больше запасов нефти и газа, вместе взятых. Поэтому нефть и газ, представляющие основу энергетики, надо экономить, заменяя их синтетическими продуктами, получаемыми из различного сырья, в частности из угля. В России запасы твердого топлива составляют 30 % мировых ресурсов.
Однако отходы еще не везде используются по-хозяйски. Так, на теплоэлектростанциях (ТЭС) ежегодно накапливается примерно 100 млн т золы, шлака, а утилизируется лишь десятая часть. Не находят пока применения многие мало- и крупнотоннажные отходы. Все это заставляет вскрывать новые карьеры, занимать большие площади земель под свалки. Эти полигоны для отходов, если их устраивают без гидроизоляции, опасны в санитарном отношении, так как сток из-под них загрязнен болезнетворными микроорганизмами.
Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительно важную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производствах. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей. Вода входит в состав организма человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Запасы пресной воды на нашей планете далеко не безграничны. Дефицит чистой воды для многих районов земного шара стал насущной проблемой.Запасы пресной воды (2 % объема всей гидросферы) представлены в таблице 2.
Объем среднегодового стока всех рек России составляет около 4000 км3 (США — 2850 км3, Бразилии — 3200, Франции — 343, Норвегии — 366 км3). Распределение водных запасов на территории страны крайне неравномерное. Более 86 % поверхностных вод сосредоточено в экономически менее развитых и слабо обжитых северных и восточных районах. На западные и южные, наиболее освоенные районы приходится всего 14 % водных ресурсов.
В то время, когда объем жидких стоков и твердых сбросов был невелик, море легко перерабатывало их. Однако с ростом населения и развитием промышленности оно оказалось не в состоянии быстро поглощать громадное количество отходов, которое в него поступает. Всевозрастающие выбросы нефти, нефтепродуктов и других химических веществ особенно усилили загрязнение морей и океанов. Все это сказывается на их обитателях, в том числе и на рыбных запасах. Некоторые районы, некогда славившиеся богатым промыслом, потеряли былое значение. Исчезновение устричных плантаций у берегов Европы и Америки, сокращение численности морских птиц — следствие сильного загрязнения морей и океанов. Возникли неблагоприятные условия и для приморских зон отдыха, курортов и пляжей.
ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД.В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Задачами Водного кодекса России являются регулирование водных отношений путем установления правовых основ использования и охраны водных объектов.Водный кодекс России включает 6 разделов, 16 глав и 148 статей.
Охрана атмосферного воздуха — это важнейшая задача оздоровления окружающей среды. Загрязнение атмосферы — одно из основных отрицательных последствий индустриализации современного мира. Предприятия выбрасывают в воздух оксид углерода, хлор, диоксид азота, сероводород, частицы, содержащие цинк, медь, бор, сажу и т.д. Вследствие этого уменьшается количество поступающей солнечной радиации. При производстве, например, 1 т чугунных отливок в воздух выделяется 10—50 кг пыли, 150—330 кг оксида углерода и 0,8—1,5 кг оксидов серы, а в ряде случаев выбрасываются токсичные газы — аммиак, оксиды азота, фенол, фурфурол, пары масел и др. В непромышленных районах атмосферный воздух содержит не более 2—3 мг/м3 пылевых частиц, концентрация же их в газовых выбросах литейного производства без предварительной очистки составляет 6—50 г в 1 м3, т.е. в 3—17 тыс. раз выше. Причем значительная часть твердых частиц представлена фракцией размером менее 10 мкм, особенно опасной для здоровья человека.
Концентрация дымовых газов в атмосфере при неблагоприятных метеорологических условиях возрастает и приводит к образованию густых токсических туманов. Известны катастрофические случаи скопления токсических веществ, сопровождающиеся тяжелыми заболеваниями и летальными исходами. Так, неоднократно в Лос-Анджелесе, на юге Калифорнии, в Великобритании, Германии и других странах отмечались густые туманы с повышенной концентрацией вредных веществ из смеси пыли и газов — смог. В январе 1956 г. смог, висевший 96 ч над Лондоном, унес около тысячи жизней.
Проблема борьбы с атмосферным загрязнением сложна, многогранна и требует много сил и средств. Однако современный уровень научно-технического прогресса позволяет уменьшить образование опасных веществ и разработать меры, предупреждающие загрязнение ими.
Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу при их добыче и эксплуатации атомных установок и двигателей, могут представлять опасность. Однако при современном уровне защитной техники этот источник радиоактивности незначителен.
Шум стал одним из основных загрязнителей окружающей среды. Сильный неожиданный звук и даже небольшой шум, например звуки радио и тем более транспорта, могут привести к эмоциональному и поведенческому стрессу, нарушить покой человека, вызвать быструю утомляемость, звон в ушах, головокружение, усиленное сердцебиение, головную боль, повысить кровяное давление.
Необходимость охраны атмосферного воздуха подчеркнута в Законе «Об охране окружающей природной среды», принятом 19 декабря 1991 г. Верховным Советом Российской Федерации. Оздоровление атмосферного воздуха рассматривается в органическом сочетании с другими аспектами охраны природы. Закон устанавливает нормативы качества окружающей среды, к которым отнесены предельно допустимые концентрации вредных веществ, предельно допустимые выбросы, нормы радиационного воздействия, шума, вибрации.
На планете существует около 300 тыс. видов высших растений. Значение их в жизни человека и животных огромно: они участвуют в образовании гумуса почвы, обеспечивающего ее плодородие. Формирование газового состава атмосферного воздуха находится в прямой зависимости от растительного мира: растения обогащают воздух кислородом и поглощают углекислый газ. Достаточно сказать, что весь газ атмосферы примерно за десять лет проходит через фотосинтез, в результате которого образуется 465 км3 кислорода. Фотосинтетическая деятельность растений — это движущая сила функционирования биосферы. В Мировом океане формирование газового состава воды связано с фитопланктоном, т.е. с растительным миром, населяющим моря, озера и т.д.
По определению классика русского лесоводства Г. Ф. Морозова, лес — это совокупность древесных растений, влияющих друг на друга и на занимаемую ими среду.Более 60 % биологически активного кислорода на земном шаре дают леса. Три гектара леса поставляют в атмосферу 400 кг кислорода. Это годичная норма для дыхания человека.
Леса, а также земельные площади, предназначенные для лесоразведения и нужд лесного хозяйства, образуют единый Государственный лесной фонд России.Земли лесного фонда подразделяют на нелесную и лесную территории. На нелесной площади размещают дороги, усадьбы, сенокосы, водоемы и т.д., находящиеся в ведении или под контролем лесных органов. Лесная площадь — это не только территория, покрытая лесом, но и вырубки, гари, пустыри и др.
Самый опасный враг леса — лесные пожары. Отрицательные последствия их огромны. Пожар полностью или частично уничтожает деревья и все живое в лесу (травяной покров, зверей, птиц и т.д.). Поврежденный пожаром лес теряет водоохранные, полезащитные и другие полезные функции. В нем возникают благоприятные условия для массового размножения вредных насекомых и развития грибных болезней. На лесных гарях, как и после вырубки, формируется иной тип растительности, что приводит к смене животного населения. Большие потери несет охотничье-промысловая фауна, гибнет побочная продукция леса (грибы, ягоды, лекарственные растения и др.). Едкий дым долго горящего леса разносится ветром, загрязняет атмосферу. На местах пожарищ резко угнетается микробиологическая деятельность в почве. Пожары могут привести к гибели людей. На тушение их затрачивается много сил, времени и средств.
Защитные лесонасаждения (ЗЛН) — механическое препятствие на пути ветровых и водных потоков. Придавая этим потокам новые, иные аэродинамические и гидротермические показатели, ЗЛН тем самым в зоне своего влияния изменяют биоэнергетический режим агроценозов.
Естественные сенокосы и пастбища занимают в России огромную площадь — 8 млн га. Если к ней добавить оленьи пастбища в тундре и лесотундре, то она составит 408 млн га. Это почти ‘/3 всей территории страны.
В природоохранном комплексе сбережение и рациональное использование растений занимают видное место. Особое значение это приобретает в век технического прогресса, когда антропогенный пресс вызывает коренные изменения в составе, распределении и численности отдельных видов растений и их сообществ, что выражается прежде всего в уничтожении диких растений в процессе их непосредственного использования (рубка, выкашивание, стравливание скоту, сбор ягод, лекарственных трав, цветов и т.д.). В результате сельскохозяйственных, мелиоративных, водохозяйственных, строительных и изыскательских геологических работ нередко ухудшаются условия жизни диких растений и их сообществ. Отрицательно сказывается на их состоянии и загрязнение окружающей среды.
Большой ущерб сельскому и лесному хозяйству причиняют различные вредители (насекомые, клещи, грызуны), фитопатогенные микроорганизмы и сорняки. По данным ФАО, вредные насекомые уничтожают ‘/5 урожая. Например, по этой причине только одного риса недобирают на сумму 10 млрд долларов. Крупные стаи саранчи с суммарной массой особей до 5 т губят урожай, которым можно было бы прокормить 5 млн человек. Ущерб от вредителей в лесном хозяйстве часто превышает потери от лесных пожаров. Поэтому одной из важнейших задач при решении проблемы обеспечения человека продуктами питания становится защита сельскохозяйственных растений и лесных культур от вредных организмов. В нашей стране благодаря проведению специальных мероприятий ежегодно сохраняется растениеводческой продукции на сумму более 10 млрд руб.
Охране подлежат все виды диких растений, составляющие важную часть окружающей природной среды. Исключение составляют сорняки. Как правило, дикие растения обладают множеством полезных свойств. Среди них большое количество видов лекарственных, дающих питательные плоды и ягоды, красиво-цветущих и т.д. Многие местные администрации приняли решения об охране дикорастущих растений, в том числе запрещающие торговлю цветами любых диких видов, сбор диких цветущих растений, становящихся редкими.
Хотя биомасса животных на нашей планете невелика (около 2 % всего живого), значение их для биосферы огромно. Это определяется высоким уровнем энергетических процессов у животных, их большой подвижностью и исключительным разнообразием (более 2 млн видов, в то время как растений около 500 тыс. видов).
Человек, овладев огнем и оружием, еще в палеолите, т.е. более 250 тыс. лет назад, стал оказывать заметное влияние на животный мир. Крупные животные, обычно немногочисленные, как и обитатели островов, стали первыми его жертвами. В различных районах Земли это произошло в разное время.
Охране подлежат все животные, если понимать эту проблему широко, включая и управление численностью. Потери любого биологического вида — крайне нежелательное явление для биосферы и в целом. Каждый вид обладает только ему присущими свойствами, и трудно предсказать, какие свойства любого вида и для каких целей окажутся полезными для человечества в будущем.
Редкие животные. В любых случаях такие животные заслуживают бережного отношения, но особой заботы требуют тогда, когда происходит резкое сокращение их численности и уменьшение ареалов.В большинстве случаев животное становится редким в результате прямого или косвенного воздействия человека. Первые опыты спасения именно таких редких животных, получившие широкую известность, были начаты в первой половине XX в.
Ландшафт — географическое понятие. Это участок суши, в пределах которого все природные компоненты (горные породы, рельеф, климат, воды, почвы, растительный и животный мир) тесно взаимосвязаны, образуя единое целое — сложную и в известной степени замкнутую систему, например ландшафт лесной, горный, пустынный и т.д. Изучение, рациональное использование и охрана ландшафтов — одна из важнейших задач комплексной науки охраны природы.
Две первые формы охраны ландшафта связаны с охраняемыми или особо охраняемыми территориями. Причем полная охрана имеет главным образом научные цели. Частичная охрана наравне с научно-техническими (или ресурсоохранными) нередко выполняет культурно-просветительные и рекреационные задачи.
Безусловно, антропогенный ландшафт должен быть наиболее рациональным по сравнению с агроценозами, наиболее продуктивным и одновременно обеспечивать оптимальные условия среды для здоровья человека и отвечать эстетическим потребностям.
Сельскохозяйственный ландшафт на Земле существует не одно тысячелетие. Он как часть биосферы используется человеком.Считается, что до появления сельскохозяйственного производства все животные и фотосинтезирующие растения могли поддержать существование около 10 млн человек. Теперь, когда 10 % планеты вспахано, орошено, удобрено, сельское хозяйство обеспечивает жизнь более 5 млрд человек. Часть биопродукции люди потребляют непосредственно, часть скармливают животным и только затем используют. Помимо сельского хозяйства источником пищи служат и другие части мировой экосистемы (сенокосы, пастбища, Мировой океан). Вместе с тем, по данным ООН, 0,5 млрд человек в мире, жителей главным образом развивающихся стран, голодают, а до 2 млрд человек не обеспечены нормальным питанием, т.е. недоедают.
Сельское хозяйство, будучи важным источником питания людей и сырья для промышленности, одновременно представляет собой могучий фактор воздействия человека на окружающую среду. Оно особенно усилилось с ростом населения планеты, повышением энерговооруженности, совершенствованием агротехнических приемов и селекции. Это наглядно показывают данные таблицы 3.
Человек, вытесняя естественные биогеоценозы и закладывая агробиогеоценозы, своими прямыми и косвенными воздействиями нарушает устойчивость всей биосферы. Стремясь получить как можно больше продукции с посевных площадей, он влияет на все компоненты экосистемы, и в частности на почву, в результате применения комплекса агротехнических мероприятий, включающих химизацию, механизацию и мелиорацию.
В природно-ресурсной базе сельского хозяйства тревожное положение. Промышленность, транспорт, авиация, коммунальное хозяйство резко увеличили загрязнение окружающей среды. Примитивное земледелие и животноводство, ошибки и неудачи в мелиорации, обработке почвы, чрезмерное стравливание пастбищ наряду с аридизацией привели во многих регионах к нарушению стабильности экосистем. Причем эти изменения столь глубоки, что могут стать необратимыми.
Комплекс социальных, экономических и организационно-хозяйственных мероприятий должен обеспечивать соблюдение основных принципов природопользования.Четкая работа механизма охраны природной среды в процессе сельскохозяйственного производства зависит не только от профессиональной подготовки специалистов, но и от уровня их общей экологической культуры, экологического мышления и экологического подхода к решению конкретных задач.