Классификация частиц почвы

Наименование фракции	Размер частиц, мм
Камни	> 3
гравий	3 – 1
песок крупный	1 - 0,5
песок средний	0,5 – 0,25
песок мелкий	0,25 - 0,05
пыль крупная	0,05 - 0,01
пыль средняя	0,01 - 0,005
пыль мелкая	0,005 - 0,001
ил грубый	0,001 - 0,0005
ил тонкий	0,0005 - 0,0001

Каждая почва характеризуется плотностью, влагоемкостью, влагопроницаемостью, тепловыми свойствами. Большое значение имеет аэрация почв. Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных веществ, которые находятся в почве в виде ионов. Некоторые из ионов являются жизненно необходимыми для растений, другие могут быть вредны. Концентрация ионов водорода в почве в среднем близка к нейтральному значению, хотя известковые и засоленные почвы имеют рН 8-9, а торфяные – до 4.

В почве обитают многие виды растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические свойства: бактерии, водоросли, грибы, простейшие, черви и членистоногие. В почве осуществляются процессы синтеза, биосинтеза, протекают разнообразные химические реакции преобразования веществ, связанные с деятельностью бактерий, которые участвуют в цикле превращения веществ. Основные биохимические процессы в почве протекают в слое до 0,4 метра.

В результате жизни растений почва теряет минеральные элементы, особенно интенсивно идет этот процесс на полях с культурными растениями. Потери эти восполняются путем внесения в почву минеральных удобрений. Однако внесенные минеральные удобрения должны быть трансформированы микроорганизмами в биологически доступную растениям форму. При отсутствии микроорганизмов в почве она теряет плодородие, таким образом, плодородная почва является сложным и чувствительным организмом.

Почва формируется под действием многих факторов, которые называются почвообразующими. К факторам почвообразования относят почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, время, воду и хозяйственную деятельность человека.

Почвообразующие породы - субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. В химический состав почвообразующих пород входят следующие элементы: Al, Fe, K, Na, Mg, Ca, P, S, Cu, Mo, I, B, F, Pb, которые представляют ее минеральный состав. Подавляющее большинство химических элементов в почве находится в форме оксидов. В почве распространены также соли угольной, серной, фосфорной, соляной и других кислот.

От характера материнских пород зависят физические свойства почв: водо- и газопроницаемость, водоудерживающая способность, минеральный состав. Эти свойства определяют водный и тепловой режим почвы, скорость передвижения в почве веществ, содержание элементов питания для растений. От характера почвообразующих пород в большой мере зависит тип почв.

Растительность является поставщиком в почву органических веществ. Эти вещества попадают в почву с растительным опадом. Во влажных тропических лесах его годовое количество достигает 250 центнеров на гектар площади. Органическое вещество в почве превращается в гумус, или присутствует в виде белков, углеводов, органических кислот, жиров, дубильных веществ. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует лесную подстилку или степной войлок, от которых зависит газообмен почвы, проницаемость осадков, тепловой режим верхнего слоя почвы, деятельность почвенной фауны и микроорганизмов. Животные организмы являются преобразователями органического вещества в почве. В почвообразовании принимают участие как наземные (полевки), так и почвенные (беспозвоночные, простейшие) животные.

Почвенные животные делятся на питающихся живыми организмами - биофагов и питающихся мертвым органическим веществом - сапрофагов. Сапрофаги влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, структуру почв. Огромное значение для развития почвы имеют микроорганизмы: бактерии, низшие грибы, одноклеточные водоросли, вирусы и т.д. Они принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсичных продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов, а также в синтезе ряда витаминов и ростовых веществ, необходимых растениям и животным.

К числу важных факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водный режим почвы. Водный режим почвы в основном определяется атмосферными осадками и испаряемостью, распределением осадков в течение года, а также их видом. Например, если осадки выпадают в виде ливневых дождей, то вода не успевает проникнуть в почву.

Рельеф - один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С особенностями рельефа связана поясность почвенного покрова в горах, также характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ.

Почва образуется в течение тысячелетий и располагается по поверхности Земли слоем от 10 до 200 см.

Почва является невозобновимым природным ресурсом. Условия, в которых сформировались современные почвы, на Земле уже не существуют. Процесс восстановления почв, разрушенных естественным путем, идет очень медленно. Вьетнамские специалисты установили, что в условия вьетнамских джунглей прирост почвенного слоя в 1 см происходит за 200-400 лет. Абсолютный возраст почв Восточно-европейской равнины, Западной Сибири составляет от сотен до тысяч лет.

Способность почвы обеспечивать растения питательными веществами, водой, воздухом, теплом называется плодородием почвы. Поскольку климатические условия на земном шаре неодинаковы, то и почвы отличаются большим разнообразием и зональностью.

Наиболее оптимальные условия для формирования почв создавались в зоне луговых степей, где при сравнительно ровном рельефе выпадало достаточное количество атмосферных осадков (500-600 мм/год), климат был умеренно теплым, и развивалась обильная травянистая растительность. В этих условиях образовались наиболее плодородные почвы - черноземы.

B почве, в отличие от горных пород, имеется органическое вещество-перегной (гумус), образующейся из остатков отмерших растений под влиянием деятельности микроорганизмов. Главными элементами питания растений являются N,C,K,P, поступающие из перегноя. Самыми богатыми почвами являются черноземы, содержащие от 6 до 10 % гумуса, самые бедные - подзолистые почвы (1-3 %).

Многообразие почвообразующих факторов, комбинированное их действие привели к образованию на территории РФ несколько десятков типов почв. Достоверные сведения о природном, хозяйственном и правовом положении земель содержатся в специальном государственном документе, который носит название Земельного кадастра.

Из 1707,5 млн га площади Российской Федерации пашня составляет 133,5 млн га, сенокос - 22,8 млн га и пастбища –

59,6 млн га.

Безвозвратное уничтожение почв связано с их эрозией, засолением, горнопромышленными разработками, загрязнением промышленными отходами.

Эрозия почвы - разрушение водой и ветром ее верхнего слоя, смыв или развеевание его частиц и осаждение в новых местах. Водная и ветровая эрозии снижают площадь пашни, плодородие почв, затрудняет обработку полей, разрушает дороги, заливает каналы. Водная эрозия проявляется там, где рельеф местности волнистый, естественный растительный покров разрушен и часто выпадают дожди ливневого характера или очень быстро весной тает снег. Водная эрозия бывает плоскостная и струйчатая. При плоскостной эрозии происходит смыв почвы по всей поверхности склона. При струйчатой эрозии сначала возникают промоины, которые могут перейти в овраги. В нашей стране под оврагами занято около 5 млн. га пашни. Под влиянием хозяйственной деятельности людей возникает ускоренная эрозия. В этом случае почва разрушается и 100-1000 раз быстрее, чем в естественных условиях.

Засоление почв - повышение в почве содержания легкорастворимых в воде минеральных солей: хлоридов, сульфатов, карбонатов натрия, кальция, магния. Засоленными считаются почвы с содержанием солей более 0,25 мас. долей, %.

Постепенно уменьшается площадь пахотной земли за счет строительства городов, в которых велика площадь урбанизированной поверхности, где дождевая вода не просачивается в почву. Разрушению почв способствует вырубка леса.

Загрязнение почв

В результате хозяйственной деятельности человека наибольшему загрязнению подвергается самый верхний слой литосферы. Различают загрязнение почвы и подпочвы.

Загрязнение подпочвы представляет собой поступление в толщу коренных пород антропогенных загрязнителей. Обычно оно идет в ходе вертикального водного стока. С точки зрения загрязнения подпочвы особенно опасно закачивать и захоранивать промышленные отходы в глубинах земли.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почвах новых, обычно нехарактерных для нее физических, химических или биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня концентрации перечисленных агентов. Загрязнение почвы меняет ход почвообразовательного процесса, нередко его тормозит, резко снижает урожаи, вызывает накопление загрязнителей в растениях, из которых эти загрязнения прямо или косвенно (по трофическим цепям) попадают в организм человека. Загрязнение почвы приводит к ослаблению самоочищения почв от болезнетворных и других нежелательных организмов, что создает опасность микробиологического загрязнения и возникновение заболеваний. Например, в незагрязненных почвах возбудители дизентерии, тифа сохраняются в течение 2 - 3 сут, а при ослаблении самоочищения почв в результате их загрязнения эти возбудители болезней сохраняются несколько месяцев.

В основном загрязнение почвы может осуществляться четырьмя путями. Это осаждение и попадание в почву пылевых и газовых аэрозолей из выбросов предприятий. Распространение и концентрация вредных веществ в почве будет зависеть от рельефа местности, розы ветров, дисперсности ингредиентов, плотности вещества, высоты выбросов и т.д.

Второй путь загрязнения почвы - это спуск сточных вод в открытые водоемы, воды которых используется для полива полей.

Третий путь загрязнения почвы - прямое использование сточных вод предприятий для орошения полей.

Четвертый путь загрязнений - это вывоз отбросов и отходов за пределы населенных пунктов и городов на неправильно подготовленные кладбища, могильники, свалки, полигоны. Вредные вещества, накопившиеся в поверхностном слое почвы, могут служить источником вторичного загрязнения воздуха, воды открытых водоемов и почвы.

Основными источниками загрязнения почв являются следующие:

1. Жилые дома и бытовые предприятия. Они загрязняют почву бытовым мусором, отходами отопительных систем, пищевыми отходами, строительным мусором, мусором, образующимся в учреждениях, больницах, столовых и т.д.

2. Промышленные предприятия. Загрязнители, поступа-ющие в почву от промышленных предприятий, весьма разнообразны и определяются профилем предприятий. Например, металлургические заводы загрязняют почву солями тяжелых и цветных металлов, машиностроительные - отходами металлов, пластмасс, шлаками, осадками, тяжелыми металлами, цианидами.

3. Теплоэнергетика. Объекты теплоэнергетики вносят в почву массу шлаков, сажи, золы, оксидов серы, которые, выделяясь с дымовыми газами, в конечном счете, оказываются в почве.

4. Сельское хозяйство. Сельскохозяйственные предприятия загрязняют почву ядохимикатами, избыточными количествами удобрений. Большинство ядохимикатов представляют собой либо соединения тяжелых металлов, либо синтетические органические соединения. Ядохимикаты или пестициды - это вещества, используемые для защиты растений, сельхозпродуктов, древесины, хлопка, кожи, для уничтожения паразитов животных и переносчиков заболеваний. Все ядохимикаты - токсичные вещества, многие из них устойчивы и длительное время сохраняются в почве.

5. Транспорт. При работе двигателей автотранспорта на почву оседают свинец, углеводороды, сажа, оксиды азота. Например, один грузовой автомобиль выделяет 2 -3 кг свинца в год.

Значительный вред почвам наносят загрязнения тяжелыми металлами. Особую опасность представляют такие металлы, как ртуть, кадмий, никель, свинец, мышьяк, цинк. Одним из самых опасных токсичных веществ (канцерогенов), попадающих в почву с отходами промышленного производства, является ртуть. Изучение миграции соединений ртути показывает, что верхние слои нормально развитых почв обладают очень высокой сорбционной способностью и вымывание ртути из них незначительно. Другим канцерогеном, губительно влияющим на все живые организмы (в том числе и почвенные), является свинец. Существуют естественные и антропогенные источники поступления свинца в почву.

Естественные источники - это в основном продукты выветривания горных пород. Мощность антропогенного поступления свинца составляет 2,0 10⁴т/год. К числу наиболее важных антропогенных источников поступления свинца в воздух, а из него в почву относятся следующие: сгорание этилированного бензина и других видов топлива, ядохимикаты различного назначения.

С постоянным расширением ассортимента и увеличением количества используемых средств химизации сельскохозяйственного производства возрастает опасность глобального загрязнения атмосферы. Пестициды - биологически активные вещества оказывают многообразное, часто отрицательное влияние на окружающую среду. Одним из наиболее важных свойств, обуславливающих миграцию пестицидов, является их сравнительно низкая растворимость. Одним из показателей поведения пестицидов в почве и в других природных системах является скорость и характер изменения их концентрации во времени. Уменьшение содержания препаратов в почве и растениях со временем выражается периодом полураспада вещества. Значение этого показателя определяется временем, необходимым для того, чтобы пестицид потерял не менее 95 % своей активности при нормальных условиях и обычной интенсивности применения.

Основными путями загрязнения пищевых продуктов являются поглощение и накопление пестицидов растениями. Единого мнения о путях проникновения пестицидов в растения нет. Интенсивность поглощения пестицидов растениями может определяться типом почвы. Чем выше сорбционная способность почв, тем меньше пестицидов поглощается растениями.

Усвоение пестицидов растениями зависит также от типа самой культуры, строения и свойств пестицида. При выборе пестицида должен быть решен вопрос нормирования остаточных количеств препаратов в продуктах питания.

Искусственное внесение в почву различных веществ в качестве удобрений должно осуществляться очень осторожно и требует всесторонней качественной оценки. Рассмотрим только один пример, когда недоучет какого-либо фактора может привести к глобальным катастрофам. В настоящее время для повышения урожайности широко используется в качестве удобрения хлористый калий (КСI). А калий состоит из двух изотопов, один из которых, калий-40, является радиоактивным. Правда, содержание его во всем калии не выше одной сотой доли процента. Без всесторонней оценки кажется, что радиоактивного калия очень мало, все требуемые параметры, в том числе и ПДК, учтены и данное удобрение можно применять в широких масштабах. Но рассмотрим эту проблему более глубоко, с точки зрения влияния радиоактивности на наши будущие поколения. Только в нашей стране ежегодно вносят в почву

6 млн т удобрений, в которых содержится 4,5 млн кюри радиоактивного калия. Если бы период полураспада был небольшим, то радиоактивность успевала бы рассеиваться, как это наблюдается у короткоживущих изотопов. Тогда такой радиоактивный распад не влиял бы в будущем на здоровье будущих поколений. Но у калия-40 период полураспада равен 1,3 млрд лет, его радиоактивность практически не рассеивается, а, наоборот, в связи с ежегодным «удобрением» возрастает вдвое. Применение таких удобрений может привести со временем к нарушению равновесия и глобальным изменениям даже в животном и растительном мире. Поэтому одной из важнейших задач является нормирование применения химических веществ, попадающих в почву, и всесторонняя оценка влияния их на организм по звеньям биологической цепи.

Самоочищение почв протекает очень медленно, можно сказать, что практически самоочищение почв не происходит, поэтому вредные вещества, внесенные в почву, в ней накапливаются, переходят в растения и движутся по трофическим цепям, конечным звеном которых часто является человек.

5.4. Экологические кризисы и катастрофы

В истории планеты многочисленны примеры экологических кризисов и катастроф различного масштаба. Они неоднократно потрясали биосферу, несли гибель многим видам живого и существенно меняли генотипический состав биоты. Нарастание негативных последствий антропогенного воздействия на биосферу привело к современной кризисной ситуации в ней.

Кризисы, бедствия и катастрофы — это нарушения природного экологического равновесия, потеря устойчивости биологическими системами. При этом кризисы не разрушают систему полностью, а приводят ее в состояние неустойчивости, из которого возможен выход к изменению уровня функционирования или управления системой, либо к гибели системы. Таким образом, кризис может быть и обратимым. Катастрофа комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезновению. При катастрофе нарушается одновременно большое количество взаимосвязей, прекращает функционировать системообразующий фактор, и система, как таковая, перестает существовать.

Катастрофы в биосфере за время ее существования не оставляли генотипических следов, ибо приводили к вымиранию большого количества видов. После этого вымирания происходили крупные эволюционные перестройки, появлялись новые виды, значительно отличавшиеся по своей организации от предшествующих.

Причинами катастроф были необратимые природные явления (локальные засухи, моры), а также перестройки (прежде всего климатические) во всей биосфере, связанные с периодами горообразования, глобальных потеплений или похолоданий, образования, движения или таяния ледников. Во время тех древних катастроф вымирало более половины всех живущих на Земле видов, причем исчезали климаксные (устойчи вые) сообщества и планета заселялась как бы заново, уже другими видами, которыми начинались новые (первичные) сукцессионные ряды.

В наши дни более 90% мировых стихийных бедствий приходится на наводнения, ураганы, землетрясения и засухи. Оставшиеся 10% в сумме составляют сели, цунами, торнадо, снегопады и т. п. По материальному ущербу для человека наиболее значимы наводнения, а по числу человеческих жертв — ураганы.

Особенности антропогенного воздействия на биоту

Антропогенное воздействие на биоту имеет важные особенности:

• нелинейность дозового эффекта различных чуждых веществ или излучений на биологические системы, т. е., как правило, действие малых доз зачастую является несоразмерно сильным. Нелинейность дозового эффекта выражается в том, что для некоторых веществ (например, опасных канцерогенов) или ряда мутагенных факторов (например, ионизирующей радиации) безопасных доз и концентраций просто не существует;

• наличие кумулятивного эффекта, т. е. накопление неблагоприятного воздействия на организм. В частности, в организме человека кумулятивный эффект загрязнений проявляется в виде накопления стресса, общей усталости, напряжения, переходящих в предболезнь;

• синергическое, т. е. совместное, действие. Если даже малые концентрации каких-либо химических веществ действуют на один и тот же организм одновременно, то
возможен самый разнообразный интегральный эффект. Одни вещества могут усиливать или ослаблять действие других, а в некоторых случаях возможен неожиданный результат;

• наличие генотипических, иммунологических и индивидуальных различий в чувствительности к тем или иным воздействиям, т. е. для всех живых организмов харак -
терны различия в чувствительности мишеней. На примере критических периодов онтогенеза видно, что такая разница в чувствительности может быть очень велика.
Так, во время формирования у эмбриона какого-либо органа самая ничтожная доза химического вещества такого, как аспирин или легкое снотворное может вызвать уродство, тогда как на взрослый организм эта же доза не окажет неблагоприятного эффекта.

Антропогенные воздействия могут быть сравнимы с факторами естественного отбора. В конечном счете суммарное воздействие на человека антропогенно измененных факторов окружающей среды происходит аналогично естественному отбору и проявляется в форме бесплодия, предродовой и послеродовой смертности. В старых промышленных районах населе - ние благодаря генетической адаптации оказывается более устойчивым к загрязнениям.

Для многих загрязнений характерно триггерное (триггер – спусковой крючок) действие, а именно то или иное загрязнение может вызвать цепную реакцию, начинающуюся с какого-то одного наиболее чувствительного вида. Далее реакция передается по трофической сети и ведет к тому или иному поражению целой экосистемы.

Например, хлорфторуглероды (фреоны) оказывают токсическое действие на организм человека, но при малых дозах эффект не заметен. Одновременно эти газы относятся к «парниковым», и при их накоплении в атмосфере возникают такие глобальные изменения, как перераспределение осадков или потепление. Результатом присутствия фреонов в атмосфере является разрушение озонового слоя и, как следствие, повышение мутагенного эффекта ультрафиолетовых лучей Солнца. Анализ всей цепочки воздействия на биоту показывает, что даже небольшие концентрации этих веществ ведут к значительным изменениям в организме.

История антропогенных экологических кризисов

История биосферы богата примерами локальных экологических кризисов. Они случались как до появления человечества (по одной из версий – появление самого человека является следствием доантропогенного экологического кризиса аридизации, случившегося около 3 млн лет назад), так и во время его существования. В районах, пострадавших от неумелого хозяйствования человека, «свет цивилизации постепенно затухал, зато с новой силой и новым блеском он вспыхивал в других районах земного шара. Подобными кризисами, вызванными антропогенными воздействиями, принято считать следующие:

Кризис перепромысла животных (кризис консументов). Это был первый антропогенный экологический кризис, который произошел 10—50 тыс. лет назад в результате интенсивного развития охоты. Выход из кризиса был найден в ходе сельскохозяйственной революции, ознаменовавшейся переходом к производящему хозяйству.

Кризис примитивного поливного земледелия (кризис продуцентов). Он возник около 2 тыс. лет назад в связи с повышением производительности сельского хозяйства и появлением излишков продукции, которые можно было менять или продавать. Кризис был вызван истощением плодородия почв. Решить проблему удалось в результате второй сельскохозяйственной революции, переходом к широкому освоению неполивных земель.

Кризис перепромысла растительного материала (кризис продуцентов). Этот кризис принято считать вторым антропогенным кризисом, который произошел 150—350 лет назад. В ходе промышленной революции он заставил человечество начать интенсивное использование ископаемых источников энергии (угля, торфа, нефти, газа и др.), что совместно с другими процессами вызвало дисбаланс в энергетических процессах биосферы.

Кризис физического и химического загрязнения биосферы (кризис редуцентов). Далее 40—60 лет назад, в связи с развитием научно-технической революции начался и продолжается в настоящее время третий антропогенный или глобальный кризис, который уже не в состоянии справляться с разложением всего постоянно растущего «антропогенного букета загрязнений». Особые проблемы возникают с теми впервые синтезированными человеком веществами, которые не имеют природных аналогов, и, следовательно, для которых в природе нет систем (организмов или абиотических процессов), способных редуцировать эти вещества до исходных химических элементов.

Современный экологический кризис

Уже более 100 тыс. лет наблюдается антропогенное воздействие на биосферу, которое возрастает нелинейно, а в последние 40—50 лет — в режиме самоускорения (или обострения).

В наши дни третий антропогенный кризис дополнился четвертым глобальным термодинамическим (тепловым) кризисом или энергетическим кризисом потребления. Кроме научно-технической революции, он вызван кризисом сознания и увеличением потребления, т. е. идеалы потребительства стали превалировать над прежними идеалами человечества.

Термодинамический кризис вызывает климатические изменения в биосфере, связанные с парниковым эффектом, возникающим из-за загрязнения атмосферы парниковыми газами. Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов грозит планете глобальной экологической катастрофой. Может произойти повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных земель (таких, как земли северной Европы) и многих крупных городов. Кроме этого, уже сейчас наблюдаются локальные кризисные климатические ситуации, связанные с возникновением торнадо, смерчей, резкими перепадами погоды, наводнениями — все это результат нарушения термодинамического режима нашей планеты. Выброс газов в атмосферу ведет еще к двум опасностям — выпадению кислотных осадков и разрушению озонового слоя.

В результате нарастания самоускоряющихся негативных процессов (демографического взрыва, уничтожения биологических видов и целых экосистем, истощения природных ресурсов, а также загрязнения окружающей природной среды) биосфера в наше время оказалась в состоянии экологического кризиса и далее более того — на грани экологической катастрофы. Главными чертами этого кризисного состояния являются: истощение ресурсов, перенаселение, а также загрязнение биосферы ксенобиотиками, т. е. чуждыми для нее веществами. Основные критические процессы в биосфере — это достижение человеком и значительное (в наши дни на порядок) превышение порога энергетического лимита; разрушение природных экосистем.

В 1900 г. естественные экосистемы суши были разрушены на 20%, а сейчас — уже на 63%. Разрушаются также морские экосистемы, прежде всего внутренние моря.

В XX в. антропогенное воздействие усилилось. В начале века человечество потребляло примерно 1% чистой первичной биосферной продукции, а к концу века уже 10%. Кроме того, первичная продукция оказалась разрушена еще на 30%; при этом часть ее перераспределилась человеком в пользу сопровождающей фауны, т. е. домашних животных, крыс, мышей, тараканов, микроорганизмов. В результате нарушается круговорот биогенов, меняется их естественная концентрация во всех средах, а в итоге постоянно снижается биоразнообразие. По некоторым подсчетам в настоящее время ежегодно гибнут тысячи биологических видов.

Всякая живая система, используя обратные связи, всегда стремится к самосохранению. Система обратных связей в биосфере направлена на элиминацию (исключение, устранение, в палеонтологии – избирательное уничтожение отдельных особей или целых групп организмов в результате естественного отбора) человека как вида. Увеличивается генетический «груз» человечества, отмечается рост психических и нервных заболеваний, снижается общая сопротивляемость болезням, усиливается стресс перенаселения в городах, агрессия, страх и т. д. Человек для оправдания названия своего вида «Человек разумный» должен планировать дальнейшую деятельность так, чтобы сохранить оставшуюся и по возможности восстановить утраченную биоту планеты за счет естественной саморегуляции природной среды. Современная эпоха характеризуется нарастающей необходимостью соблюдения экологического императива (от лат. – повелительный, т. е. повеление, настоятельное требование, всеобщий обязательный закон), т. е. жесткого требования учитывать в хозяйственной деятельности человека природные экологические законы и ограничения, а также не превышать пределы экологической емкости природных экосистем. Емкость природных экосистем определяется их способностью к регенерации изъятых ресурсов и к восстановлению основных природных «резервуаров» (воздушного и водного бассейнов и земель), а также мощностью потоков биогеохимического круговорота. Если не учитывать экологическую емкость природных экосистем при развитии производства или при заселении каких-то участков земли, то возможны локальные кризисные ситуации. На основе данных о емкости биосферы были проведены расчеты энергетического лимита хозяйственной деятельности человечества. Получено, что лимит составляет 0,74 – 10¹² ТВт, тогда как валовая мощность энергетики современного общества (включая энергию ископаемых топлив), по данным В. Г. Горшкова, оценивается в 18 -10¹² ТВт или в 24 раза больше допустимой величины.

Энергетика природных биоценозов построена таким образом, что микроорганизмы (мелкие грибки и бактерии) потребляют примерно 90% энергии растительной биомассы, мелкие беспозвоночные животные — еще около 10%, а крупные животные (в том числе позвоночные) — всего 1%. Все организмы имеют малый коэффициент полезного действия, и их роль и биоте заключается в тонкой настройке функционирования сообществ. Следовательно, человек в естественных границах биосферы должен потреблять не более 1% добытой энергии, т. е. тратить только 1% на свои нужды, а 99% -— на поддержание биоты.

Биота является на данный момент единственным механизмом результативного управления окружающей природной средой, в которой только и может существовать человек. Сейчас энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000 количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь малая часть регулирует климат, формирующийся за счет остального количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты приведет к дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина 1/1000 и является энергетическим лимитом, т. е. естественным барьером для дальнейшего увеличения хозяйственной деятельности человека.

Силу антропогенного воздействия молено оценивать по следующим основным критериям:

• вероятности сохранения природных экосистем;

• вероятности сохранения здоровья человека;

• хозяйственному значению.

Сохранность экосистем, как правило, оценивается:

• по шкале обилия, т. е. шкале биопродуктивности (в частности, для растений об этом судят по проценту покрытия растительностью почвенного слоя);

• по шкале разнообразия, включающей несколько индексов биологического разнообразия, обычно учитываемых при мониторинге.

Таким образом, современное человечество находится на пороге экологической катастрофы, и непременным условием его дальнейшего существования является сохранение биосферы. Для этого следует выбрать такой путь развития цивилизаций, при котором как можно быстрее удастся резко уменьшить (в несколько раз) антропогенное давление на природную среду и тем самым оградить биосферу от разрушения.

Пути выхода из экологического кризиса: регулирование рождаемости, устойчивое развитие в глобальной системе «Общество-природа», Рацио нальное управление природными ресурсами, поиск альтернативных источников энергии, переход на новые вещества и технологии, которые позволяют уменьшить выбросы загрязнителей, рациональное использование минеральных ресурсов, снижение темпов сведения лесов, принятие оптимальной, экологически обоснованной стратегии сельского хозяйства, сохранение природных сообществ.