Природные кризисы в истории развития жизни на Земле

Причинами природных катастроф могут быть следующие (Приложение А):

- столкновение Земли с космическим телом;

- повышенная активность Солнца;

- вулканическая активность;

- движение литосферных плит¹⁰.

Любая из этих причин была реальной предпосылкой происхождения отдельно взятой катастрофы в прошлом планеты. Анализируя данные, полученные при изучении научных исследований, посвященных этим вопросам можно однозначно сказать, что указанные причины неоднократно вызывали глобальные катастрофические явления на планете как обособленно друг от друга, так и в комплексе между собой. Кроме того, между ними возможно возникновение причинной связи, что приводит к немедленному повторению катастрофы, возникшей по различной от первоначальной причине (например, после землетрясения происходит извержение вулкана).

Среди причин техногенных катастроф наука выделяет следующие, наиболее характерные причины:

- человеческий фактор (плохая обученность  человека, небрежность в отношениях  с окружающей средой, невнимательное  отношение человека к работе, низкая трудовая дисциплина или  её отсутствие, слабое развитие  науки, неумение управлять определенными процессами и т.д.);

- авария¹¹.

Техногенные катастрофы подразделяются на следующие виды.

По субъективному отношению:

- вызванные неумышленными, ошибочными  действиями обслуживающего персонала — персонал в силу невнимательности или слабой подготовки своими действиями спровоцировал катастрофу (пример — катастрофа в Чернобыле);

- вызванные умышленными действиями  с целью саботажа;

- вызванные износом оборудования, тектоническими, природными или  погодными условиями (авария на химическом предприятии Union Carbide в Бхопале Индия, авария на Саяно-Шушенской ГЭС 2009г.);

- вызванные непредвиденными и  нежелательными последствиями штатного  функционирования технологических  систем¹².

По объекту по классификации ООН техногенные катастрофы обычно разделяют на три основных типа¹³:

- «индустриальные» (химическое заражение,  взрывы, радиационное заражение;  разрушения, вызванные иными причинами);

- «транспортные» (аварии в воздухе,  на море, железных дорогах и  пр.);

- «смешанные» (происходят на  иных объектах).

По месту возникновения техногенные  катастрофы разделяют на:

- аварии на АЭС с разрушением производственных сооружений и радиоактивным заражением территории (ярким примером является авария на Чернобыльской АЭС);

- аварии на ядерных установках  инженерно-исследовательских центров  с радиоактивным загрязнением  территории;

- аварии на химически опасных  объектах с выбросом (выливом, утечкой) в окружающую среду сильнодействующих ядовитых веществ;

- аварии в научно-исследовательских  учреждениях (на производственных  предприятиях) осуществляющих разработку, изготовление, переработку, хранение  и транспортировку бактериальных  средств и препаратов или иных биологических веществ с выбросом в окружающую среду;

- авиационные катастрофы, повлекшие  за собой значительное количество  человеческих жертв и требующие  проведения поисково-спасательных  работ;

- столкновение или сход с  рельсов железнодорожных составов (поездов в метрополитенах), повлекшие за собой групповое поражение людей, значительное разрушение железнодорожных путей или разрушение сооружений в населенных пунктах;

- аварии на водных коммуникациях,  вызвавшие значительное число  человеческих жертв, загрязнение ядовитыми веществами акваторий портов, прибрежных территорий, внутренних водоемов;

- аварии на трубопроводах, вызвавшие  массовый выброс транспортируемых  веществ и загрязнение окружающей  среды в непосредственной близости  от населенных пунктов;

- аварии на электросистемах;

- аварии на очистных сооружениях;

- гидродинамические аварии;

- прорыв плотин, дамб;

- пожары, возникающие в результате  взрывов на пожароопасных объектах¹⁴.

Важная характеристика катастроф  – темпы их формирования (развития). По продолжительности (от непосредственной причины возникновения чрезвычайной ситуации до ее кульминационной точки) все ситуации можно разделить на «взрывные» и «плавные». Продолжительность развития катастроф первого типа составляет от нескольких секунд до нескольких часов. Примером таких экстремальных ситуаций могут служить стихийные бедствия и некоторые виды техногенных катастроф (аварии на крупных АЭС, ТЭС, газо- и нефтепроводах, а также на химических предприятиях).

Продолжительность развития чрезвычайных ситуаций второго типа может исчисляться несколькими десятилетиями. Такая ситуация возникла в 1978 г. в районе канала Лав (г. Ниагара-Фоле, США). С 1942 по 1953 гг. филиал известной нефтехимической корпорации «Оксидентал Петролеум» производил захоронение опасных отходов, содержащих диоксин и еще примерно 200 ядовитых веществ. Спустя четверть века они просочились на поверхность, попали в водопроводную сеть и создали серьезную угрозу здоровью и жизни населения.

По масштабу распространения катастрофы классифицируют на: локальные (объектные), местные, региональные, национальные и глобальные¹⁵.

В понятие масштаба распространения  входят не только размеры территории, на которой возникла чрезвычайная ситуация, но и ее косвенные последствия (нарушение  связи, систем водоснабжения и водоотведения, необходимость ремонта или разборки поврежденных зданий и сооружений и др.), а также тяжесть этих последствий, которую оценивают по затрате сил и ресурсов, привлеченных для ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Локальные чрезвычайные ситуации (катастрофы) возникают на отдельных объектах народного хозяйства (предприятиях, промышленных очистных сооружениях, складах и хранилищах и др.). Их последствия на этих объектах устраняются собственными силами и за счет своих ресурсов.

К местным катастрофам относят такие, которые возникли в населенном пункте, городе, в одном или нескольких районах, а также в пределах области. Устранение их последствий производится с привлечением ресурсов области.

Региональные чрезвычайные ситуации занимают территорию нескольких областей или экономического района; национальные – охватывают территорию нескольких экономических районов, но не выходят за пределы государства; глобальные чрезвычайные ситуации распространяются и на другие государства. Соответственно устранение перечисленных последствий осуществляется за счет субъектов государства, государства в целом или международного сообщества (при глобальных катастрофах).

Локальная катастрофа при известных условиях вполне может перерасти в региональную, национальную или глобальную. При этом важно установить конкретный тип критерия или параметр, согласно которому возникшая обстановка относится к тому или иному типу чрезвычайной ситуации¹⁶.

В качестве примеров рассмотрим две  самые крупные техногенные катастрофы за всю мировую историю развития энергетики и промышленности.

Крупнейшая ядерная авария произошла 26 апреля 1986г. в Чернобыле на Украине. В результате последовательных ошибок, допущенных операторами ядерного реактора¹⁷, в нем начал накапливаться водяной пар. Он реагировал с находящимся в реакторе горячим цирконием и образовывался водород. Давление водорода в активной зоне реактора нарастало, что привело в конечном итоге к разрушению верхней части реактора. При соприкосновении с воздухом газообразная смесь взорвалась и от возникшего пламени загорелся графитовый замедлитель. Этот замедлитель продолжал гореть несколько дней. Радиоактивные вещества, находящиеся в реакторе, попали в атмосферу и образовали радиоактивное облако. Размеры этого облака составляли 30 км в ширину и приблизительно 100 км в длину. Распространившись затем на большое расстояние, это облако вызвало радиоактивное заражение местности. Зона существенного загрязнения местности (с уровнем загрязнения более 5 мр/ч) составила около 3000 км². Несколько десятков человек погибло в результате аварии. Отмечены также многочисленные случаи заболевания лучевой болезнью. Свыше 100 000 человек, проживавшие в радиусе 30 км от реактора, пришлось эвакуировать вскоре после аварии¹⁸.

Крупнейшая химическая авария произошла  на заводе по изготовлению пестицидов в г. Бхопале (Индия) 2 декабря 1984 г. Этот завод – дочернее предприятие американской фирмы «Юнион Карбайд» – производил пестицид севин (С₁₀Н₇ООСNНСН₃). При его производстве использовалось промежуточное ядовитое соединение (полупродукт) – метилизоцианат.

В результате технической неисправности (поломки предохранительного клапана) одного из резервуаров, в котором  хранился метилизоцианат, его ядовитые пары попали в атмосферу. По оценкам, в воздух попало приблизительно 3 т  газа, от воздействия которого более 2500 человек погибли, а общее число пораженных отравляющим веществом, которым была оказана медицинская помощь, достигло 90000¹⁹.

Эти техногенные катастрофы в Бхопале  и Чернобыле по технико-экономическому критерию можно отнести к локальной чрезвычайной ситуации, по экономическому – к национальной, а по социально-политическому, имея в виду международный резонанс, а также по социально-экологическому (крупнейшие катастрофы за всю мировую историю индустрии и энергетики) – к глобальной чрезвычайной ситуации.

В Законе РФ «Об окружающей среде» используется термин катастрофической экологической обстановки в регионе, под которым понимают высшую степень экологического неблагополучия в каком-либо регионе страны. Регион, в котором сложилась катастрофическая экологическая ситуация, в соответствии с указанным Законом носит название зоны экологического бедствия. Зоны экологического бедствия – это участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных²⁰.

Таким образом, в науке существует множество подходов к классификации катастроф (Приложение В). Однако, наиболее распространенное их деление – деление по причинной связи, в соответствии с которым выделяют природные, техногенные и смешанные катастрофы. История их происхождения и влияния на окружающую среду и человечество будет рассмотрена в следующем разделе курсовой работы.

 

 

2. История природных и искусственных катастроф

 

2.1 Катастрофы доантропогенного периода

 

Живые организмы появились  на Земле в архее в виде простейших прокариотных форм, представленных в основном бактериями. Начиная с того времени шло непрерывное развитие биосферы и совершенствование её фауны — от бактерий к одно- и многоклеточным организмам, затем к позвоночным и эндотермным обитателям планеты. Развитие живых существ неоднократно прерывалось мощными внешними и внутренними воздействиями на Землю: падением крупных астероидов, метеоритов и комет, вспышками сверхновых звёзд, проявлением вулканизма и температурных аномалий²¹.

Астероидным катастрофам  посвящено большое количество исследований²². Наиболее полно эта проблема освещена в монографии И.А. Резанова «Жизнь и космические катастрофы»²³. Важное значение для идентификации падений крупных метеоритов имело установление факта привноса ими на Землю ряда химических элементов, в том числе иридия²⁴. В настоящее время аномалии иридия в геологическом разрезе используются для выявления метеоритных вторжений.

Учёные считают, что  первая глобальная катастрофа произошла  на заре зарождения прокариотной биосферы. Земля была подвергнута интенсивной метеоритной бомбардировке, в результате которой исчезла её первичная водородная атмосфера. Прокариоты, выжившие после этого события, вынуждены были в течение 1.5 млрд. лет адаптироваться к новой среде обитания, пока не научились осваивать энергию Солнца через процессы фотосинтеза.

На протяжении своей истории Земля неоднократно подвергалась метеоритным атакам. Подтверждением этого являются многочисленные кратеры на её поверхности. По данным В.И. Фельдмана, на современных континентах зафиксированы следы 135 кратеров от крупных метеоритов. Самый древний кратер Вредефорт на юге Африки имеет возраст около 2 млрд. лет²⁵.

Наиболее известный  кратер под названием Попигайская  котловина на севере Средне-Сибирского плоскогорья имеет диаметр 75 км и глубину около 10 км. Предполагается, что упавший метеорит был диаметром 0.8–1.5 км и падал со скоростью не менее 15–20 км/с. Метеорит заглубился в Землю на 2 км и взорвался. Энергия взрыва составила около 1.7Ч10²³ Дж, что на три порядка выше энергии извержения вулкана Кракатау в 1883 г. По изотопным данным, Попигайский метеорит упал на Землю 35.7±0.2 млн. лет назад, то есть на рубеже эоцена и олигоцена²⁶. К этому времени приурочены значительные изменения в палеогеновой фауне нашей планеты.

Механизм вымирания  живых организмов при падении метеоритных тел был описан М.И. Будыко, Г.С. Голицыным и Ю.А. Израэлем²⁷, высказавшими гипотезу об аэрозольных климатических изменениях, наблюдаемых при падении космических тел. По мнению учёных, падение метеоритов приводило к выбросу огромного количества пыли, снижающей прозрачность атмосферы и уменьшающей интенсивность солнечной радиации на Земле. В результате на какое-то время температура поверхности планеты понижалась на 5–10°С, снижалась эффективность процессов фотосинтеза, что приводило к гибели отдельных видов организмов. Кроме того, при прохождении через атмосферу небесные тела разрушали озоновый слой, спасающий от проникновения жёсткого излучения на поверхность Земли.

Другим примером крупной  космической катастрофы стало падение  астероида массой около 15Ч10¹⁸ г диаметром примерно 10 км 66 млн. лет назад (на рубеже мела и палеогена). Существует версия, что эта катастрофа могла быть связана с несинхронным падением нескольких космических тел или крупной кометы, взорвавшейся при подходе к Земле. В результате образовалось несколько кратеров: в районе Красного моря, на северо-востоке Донецкого кряжа, в Северной Африке, Беринговом море, на полуострове Юкатан²⁸. В отложениях того времени фиксируется повышенное содержание иридия. Анализ фактов позволяет считать, что это крупное космическое событие стало причиной экологической катастрофы, приведшей к массовому вымиранию биоты, в том числе динозавров. Данный экологический кризис был назван „великим вымиранием“, так как привёл к исчезновению в мезозойской биоте 18% семейств и более 45% видов живых организмов.