Шпаргалка по "Экологии"

В последние десятилетия все чаще дефицит пресной воды возникает в регионах, где его раньше не было, и повсеместно усиливается. Очевидная причина этого – расширение водопотребления увеличивающимся населением и растущей экономикой. Однако если бы дело ограничивалось только этой причиной, то ухудшались бы лишь относительные показатели водообеспеченности (не обязательно реального потребления): объем водных ресурсов в расчете на душу населения и на единицу производимого продукта. Однако пресной воды удовлетворительного качества становится меньше не только в относительном, но и в абсолютном измерении. Это обстоятельство часто недооценивается, подчас и вовсе остается незамеченным. Тем не менее, именно оно позволяет понять сущность процесса нарастания вододефицита и определить основные принципы стратегии, которая позволит развивающемуся человечеству решить проблему. Для его анализа необходимо начать с естественнонаучного аспекта, чтобы затем перейти к экономическому и политическому аспектам.

2. Водные  ресурсы и их воспроизводимость

Пресную воду (во всяком случае, из поверхностных источников) привыкли считать воспроизводимым, возобновляемым ресурсом. Предполагается, что эксплуатация водных объектов не наносит им существенного ущерба, во всяком случае, ущерб не достигает критического уровня, за которым начинается деградация водного объекта – источника пресной воды, а ее воспроизводимость (даже необязательно в полном объеме) становится проблематичной. Часто водные ресурсы противопоставляют минеральным (прежде всего нефти), утверждая, что запасы нефти неизбежно иссякнут (с этим спорить не приходится), а запасы пресной воды – никогда. Для науки наивность подобных представлений очевидна уже много лет, но адекватное понимание проблемы все еще пробивает дорогу к общественному сознанию, хотя теперь каждому известны примеры гибели малых рек, зарастания озер, очень высокого загрязнения водных объектов всех видов и разновидностей.

Здесь следует разделять два аспекта. Первый касается качества воды в природных водных объектах, то есть ее пригодности для различных целей – прежде всего питьевого водоснабжения (именно здесь обычно применяются наиболее строгие критерии качества), рыбоводства, сельского хозяйства, использования в промышленности; главное здесь – изучение природных процессов воспроизводства качества. Второй аспект исследует физическое количество доступной воды и процессы воспроизводства этого количества. На первый взгляд, во втором аспекте возникают более простые проблемы, однако это не совсем верно. В качественном аспекте задачу (по крайней мере, при современном уровне знаний), как правило, рассматривают в относительно ограниченных, локально определенных рамках. В то же время границы той системы, которую нужно изучать для получения количественных оценок и прогноза их изменения, очертить гораздо труднее, они не только менее четкие, но обычно и гораздо более широкие, а сами процессы отличаются многообразием и высокой неопределенностью.

Для изучения проблемы в обоих аспектах одним из ключевых является понятие экосистемы. Это важнейшее для современного естествознания понятие в первом приближении можно определить как открытую воспроизводящуюся, саморегулирующуюся систему, в которую входят абиотические факторы внешней среды и сообщество живых организмов, обитающих в заданных этими факторами условиях[3]. Поверхностные воды суши – совокупность специфических и при этом весьма разнообразных экосистем. Как количество, так и главное – качество пригодной для использования воды, воспроизводимой конкретным водным объектом, в существенной мере зависят от соответствующей экосистемы и ее состояния. Угнетение, деградация, тем более гибель пресноводной экосистемы неизбежно влекут серьезное ухудшение качества, а подчас и ощутимое изменение количества воспроизводимой пресной воды. Нормально функционирующая экосистема находится в состоянии равновесия с окружающей ее средой, потоки вещества из системы и в нее сбалансированы (и значимо меньше, чем обмен внутри экосистемы). Отклонение от равновесия, если оно не превосходит саморегулирующих возможностей экосистемы, достаточно быстро устраняется. Чрезмерное воздействие на экосистему, превосходящее эти возможности, угнетает ее, инициирует деградационные явления.

Изучение динамики экосистем, анализ их состояния – исключительно сложная задача. Главная характеристика, уменьшение которой однозначно свидетельствует об ухудшении здоровья экосистемы, ее угнетении, а затем и деградации –биоразнообразие. Оценивая биоразнообразие экосистемы, принимают во внимание как количество биологических видов, представители которых составляют соответствующее сообщество организмов, так и показатели внутривидового разнообразия. (В глобальной и региональной экологии обязательно учитывают также разнообразие экосистем.) Вторая характеристика – биопродуктивность экосистемы – показывает количество биомассы, которую она производит за год (имеется несколько способов измерения биомассы, чаще других используется приведение к массе органического углерода). Однако в отличие от биоразнообразия рост биомассы может быть и негативным симптомом, сигнализирующим о неблагополучии экосистемы (в частности, массовое размножение чужеродного вида может привести к нарушению экологического баланса, а в дальнейшем – к угнетению и деградации экосистемы). Чрезмерное эвтрофирование водоема (увеличение массы водорослей вследствие роста концентрации в воде веществ, связанных с оборотом органики, прежде всего соединений азота и фосфора, из-за смыва минеральных удобрений с территории, а также сброса загрязненных органикой стоков) является едва ли не самой распространенной причиной ухудшения качества воды. Чаще всего эта причина – вторичная. Следует отметить, что в настоящее время практически во всех водных объектах России, расположенных в освоенных регионах, наблюдается активное эвтрофирование (это относится также к Каспийскому и Азовскому морям, Финскому заливу, заливу Петра Великого, бухте Золотой рог и другим участкам акватории наших морей).

Среди первичных процессов, обусловливающих ухудшение качества пресной воды, обычно в центре внимания оказывается антропогенное загрязнение. Естественно, в первую очередь – это сброс неочищенных сточных вод непосредственно в водные объекты. Далее следуют смыв разнообразных загрязняющих веществ (прежде всего минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов) паводками и атмосферными осадками с почвы, проникновение поллютантов в поверхностные источники из подземных (чаще других такими поллютантами оказываются нефтепродукты, но свою лепту вносят соли тяжелых металлов, радионуклиды и т. д.). Существенную роль играет и выпадение загрязнителей из атмосферы, прежде всего с осадками: окислы серы и азота вызывают закисление почвы на территории водосбора с весьма серьезными последствиями и для водных экосистем, а восстановленный азот усиливает эвтрофикацию водоемов. Однако в случае природных водных объектов (как и любых иных экосистем) дело не в том, попадают или не попадают антропогенные загрязнители в эти объекты, а в том, как количество таких загрязнителей соотносится с возможностями, потенциалом самоочищения. Соответствующую характеристику обычно называют ассимиляционным потенциалом экосистемы. Предел воздействий на экосистему, превышение которого вызывает в ней необратимые деградационные процессы, называют еенесущей емкостью. В отличие от ассимиляционного потенциала несущая емкость учитывает не только загрязнения, но и все иные виды воздействия на экосистему, например забор воды (в том числе и из подземных источников), сведение леса на водосборе, горные выработки, нарушающие гидрогеологический режим, и многое другое.

Не вызывает сомнения, что проблема почти повсеместного ухудшения качества пресной воды в мире обусловлена тем, что антропогенное воздействие на ее источники – водные объекты – превышает их несущую емкость. Частный случай – антропогенное загрязнение, уровень которого превышает ассимиляционный потенциал экосистемы, – обычно принимают за главную причину. Однако другие антропогенные воздействия (примеры указаны выше) имеют не меньшее значение, причем не только в качественном, но и в количественном аспекте. Истощение поверхностных водных источников обусловливается прежде всего косвенными воздействиями на них – через нарушения лесных экосистем, режима воспроизводства подземных вод, механическую обработку почвы в сельском хозяйстве и пр. Важнейшее значение имеет распространение производимых человеком возмущений по «гидрологическим цепочкам», например, осушение верховых болот неизбежно влечет оскудение питаемых ими рек, чрезмерный забор воды из подземных источников может привести к катастрофическим последствиям даже для крупных рек.

Даже беглый обзор факторов, влияющих на воспроизводство водных ресурсов, убеждает в том, что важнейшее значение для возникновения водного дефицита имеет общее экологическое неблагополучие, которое сегодня характерно для большинства стран мира и биосферы в целом. Уничтожение лесных экосистем (а в настоящее время в мире сведено около 40 % лесов, существовавших три тысячи лет тому назад, причем основная часть этих потерь приходится на последние сто лет), опустынивание, с катастрофической скоростью распространяющееся во многих регионах мира, почти полная утрата луговых и степных экосистем и замена их агроценозами – все это факторы истощения водных источников, ухудшения качества воды.

3. Экстенсивное  водопотребление и пределы его  роста

Понимание природных механизмов воспроизводства водных ресурсов необходимо для правильного выбора стратегии преодоления вододефицита. Человеку свойственно при возникновении какой-либо нехватки прежде всего искать дополнительные количества недостающего. Расширение ресурсной базы при сохранении используемых технологий в части как производственного оборудования, так и организации труда и структуры потребления – это экстенсивный путь развития, который в определенный момент неизбежно приводит к пределу роста[4]. Такое столкновение крайне болезненно для развивающейся системы, поскольку означает неизбежность выхода из сложившегося режима воспроизводства, причем с ухудшением практически всех экономических характеристик. Однако возможен и другой путь – развитие преимущественно за счет интенсивных факторов, когда общее потребление дефицитного ресурса не растет, зато увеличивается эффективность его использования, сокращаются его затраты на единицу получаемого экономического результата (например на единицу выпускаемой продукции).

Нетрудно сопоставить экстенсивный путь и развитие за счет интенсивных факторов с точки зрения воспроизводства водных ресурсов, то есть фактически – с экологических позиций. Экстенсивный путь предполагает прежде всего увеличение забора воды из естественных источников, а это может оказаться для них угрожающим фактором, если несущая емкость экосистемы превышена или воздействие на абиотические структуры чрезмерно. Раньше, чем достигается предел роста в экономическом аспекте, может сказаться экологический предел разрушения[5]. Примеров этому в истории немало – от древних времен до Аральской экологической катастрофы, произошедшей на наших глазах.

Тенденция к утрате водными ресурсами свойства воспроизводимости, очевидно, тесно связана с общим экологическим неблагополучием на планете и его непрерывным усилением. Крайне тревожно то обстоятельство, что ухудшение состояния окружающей среды происходит прежде всего в развивающихся странах и именно там, где наблюдается острый дефицит пресной воды. В таких регионах формируется контур положительной (усилительной) обратной связи: дефицит обусловливает такое водопотребление, когда превышается допустимая нагрузка на водные источники, а это превышение инициирует деградационные процессы в гидро- и экосистемах, в результате которых происходит истощение водных источников и ухудшение качества воды в них, так что в результате дефицит растет, и т. д. Стереотип мышления подталкивает к экстенсивному способу: надо обеспечить увеличение количества того, чего не хватает, в нашем случае – забор свежей воды из водных объектов. Но этот способ не только инициирует образование описанного контура положительной обратной связи, но и закрепляет его – вырваться из порочного круга становится все труднее.

Дефицит пресной воды, вне всяких сомнений, будет нарастать, если процесс экологической деградации не будет остановлен. Отсюда следует вывод: необходимым условием решения проблемы дефицита пресной воды является нормализация антропогенного воздействия на окружающую среду, экологизация производства и потребления, сохранение и восстановление необходимого для экологического баланса количества неугнетенных экосистем.

Таким образом, процессы и объекты воздействия, важнейшие для проблемы дефицита пресной воды, находятся вне сферы непосредственного действия рынка, оказываются экстерналиями. Качество окружающей среды, состояние экосистем, их биопродуктивность – все это не продается на рынке и прямо им не оценивается. Методы интернализации внешних эффектов, восходящие к А. Пигу[6], позволяют в некоторых случаях на основе рыночной информации получать (косвенные) оценки экстерналий, но область их применения узка, и главное – велик разброс значений таких оценок при использовании различных методов и варьировании исходных данных в интервалах их возможных значений. Однако главная задача, решаемая интернализацией, – возможность управления использованием внешних факторов, в том числе природных (через налоги, фиксированные платежи в бюджет, страхование, механизмы стандартизации и нормирования и пр.), позволяет в принципе компенсировать недостатки рыночной системы, предотвращать так называемые «провалы рынка». Стандартная рыночная схема проста: дефицит продукта определяет рост цены на него, это стимулирует приток инвестиций в производство данного продукта и повышение предложения. Эта схема, вообще говоря, не срабатывает в случае дефицита воды прежде всего потому, что ее воспроизводство обеспечивается природными, а не техногенными системами, роль последних вторична и второстепенна в сравнении с первыми. Угроза природным процессам воспроизводства пресной воды исходит от человека и его хозяйства, и рынок сам по себе не мобилизует инвестиции для предотвращения этой угрозы, а наоборот, способствует формированию отмеченного выше разрушительного контура положительной обратной связи.

В течение XX в., и особенно в последние 50 лет, воздействие человека на водный цикл планеты достигло глобального масштаба. Данные об объеме сбросных вод, приводимые в различных источниках, сильно расходятся (как и нормы разбавления загрязненных вод). Тем более сложно оценить объем антропогенно загрязненных вод в самих природных объектах. Сопоставление различных данных приводит к выводу, что ежегодно в мире загрязняется от 12 до 17 тыс. км3поверхностных вод, то есть порядка половины доступной пресной воды. Именно загрязнение водных объектов в настоящее время служит основной причиной нехватки воды, неустойчивости водопользования[7].