В истории развития биосферы Земли неоднократно происходили процессы как постепенного, так и резкого изменения состояния природных систем. Причинами существенных масштабных катаклизмов были глобальные природные или природно-антропогенные катастрофы. Они всегда приводили к существенным эволюционным перестройкам, которые, как правило, являлись прогрессивными для развития природных систем в процессах их адаптации к изменившимся условиям среды. При этом в биоте происходило сначала снижение биологического разнообразия, а затем взрыв формообразования новых видов.
Примерами природных катастроф на Земле являются ее сближение с крупными космическими телами. Результатом таких процессов являлись необратимые изменения в биосфере: происходила перестройка структуры и состава ее компонентов (литосферы, гидросферы, атмосферы), исчезали одни виды живых организмов и возникали новые живые формы.
Природно-антропогенная катастрофа является следствием действий человека, т.е. ее началом служит мощный антропогенный толчок, вызывающий катастрофические процессы в биосфере. Таким толчком может быть ядерная 'война, следствием которой могут быть необратимые глобальные изменения на Земле и самоуничтожение человечества.
От глобальных природных и природно-антропогенных катастроф следует отличать экологические катастрофы и экологические кризисы.
Экологическая катастрофа представляет необратимый процесс в биосфере, проявляющиеся,.в возникновении природной аномалии. Например, это длительные засухи, массовая гибель• животных, происходящая в результате прямого или косвенного воздействия человека на биосферу и приводящая зачастую к тяжелым экологическим последствиям. Типичным примером экологической катастрофы является катастрофа, развивающаяся в настоящее время в Аральском море. За последние 25 лет объем воды в Арале сократился более чем на 60 %, уровень воды снизился на 14 метров, зеркало — площадь моря сего дня - рдстгавляет, лишь 30 % от состояния в 1960 г. В 70-е годы резко увеличилось; солесодержание вод. Арала, практически исчезли пресноводные рыбы, и сегодня в море вода соответствует по содержанию солей водам Черного моря. В естественных условиях Арал сохранялся благодаря динамическому равновесию между объемами воды, испаряемой с его поверхности, и водой, поступающей от рек (Амударья и Сырдарья). Человек для своих нужд стал интенсивно развивать в зонах этих рек хлопководство, выращивание "риса и других культур. Строительство орошающих каналов
нарушило естественный баланс воды, и сегодня Арал гибнет.
В экологических катастрофах человек выступает вынужденно пассивной и страдающей стороной. Но экологические катастрофы не возникают неожиданно. Им всегда предшествуют негативные процессы, происходящие в биосфере и приводящие к нарушениям равновесия ее экосистем. Основным
проявлением таких процессов является экологический кризис.
Экологический кризис — это напряженное состояние во взаимоотношениях человека с окружающей природной средой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил, производственных отношений и потребностей общества ресурсам биосферы.
В отличие от экологических катастроф экологический кризис следует рассматривать как обратимый процесс, в котором человек выступает активно действующей стороной. Поэтому, во-первых, экологический кризис следует рассматривать как результат усиления антропогенного воздействия на биосферу. Во-вторых, развитие экологического кризиса — это усиление влияния изменений в окружающей среде на человеческое общество. В-третьих, разрешение экологического кризиса следует рассматривать как определенную фазу в развитии биосферы, сопровождающуюся как количественными, так и качественными изменениями экосистем.
Возникновение и развитие экологического кризиса как напряженного состояния в отношениях человека с природной средой может сопровождаться экологическими катаклизмами (бедствиями, катастрофами), различными по масштабам и последствиям. И в этом процессе антропогенный фактор играет важнейшую роль.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
КРИЗИСА
Естественное развитие биосферы происходит в соответствии с закономерностями и принципами биологической стабилизации. Согласно прШщипу Ле-Шательё при воздействиях на экологические системы, отклоняющих их от стабильных состояний, в них развиваются внутренние процессы, направленные на возвращение систем в стабильное состояние.
Исследования истории развития биосферы под воздействием антропогенных факторов показывают динамику развития экологического процесса при переходе экосистем в различные состояния напряжения:
1. Естественное состояние биосферы. Наблюдается фоновое антропогенное воздействие, при котором биомасса максимальна, а биологическая продуктивность минимальна.
2. Равновесное состояние. Скорость восстановительных при родных процессов не ниже темпа антропогенных нарушений. Биологическая продуктивность больше естественной, а биомасса начинает постепенно снижаться.
3. Кризисное состояние. Антропогенные воздействия начина
ют превышать по скорости восстановительные процессы, но коренного изменения состояния экосистем еще не происходит. Биомасса заметно снижена, а биологическая продуктивность существенно повышена.
4. Критическое состояние. Происходит обратимая замена естественных экосистем на менее продуктивные (например, частичное опустынивание).
Биомасса мала и как глэавило, снижается.
5. Катастрофическое состояние. Происходит труднообратимый
процесс закрепления малопродуктивных экосистем (например, сильное опустынивание). Биомасса и биологическая продуктивность минимальны.
6. Состояние коллапса. Происходит необратимая потеря биологической продуктивности. Биомасса постепенно исчезает.
Примерами развития напряженных состояний в экосистемах являются следующие: равновесное состояние — акватория Тихого океана, Охотское море; равновесное состояние, переходящее в кризисное — Балтийское море, экосистемы севера России; кризисное состояние, угрожающее перейти в критическое,.-— Каспийское море; критическое состояние — Черное море; катастрофическое состояние — экосистемы рек Белой и Уфы; катастрофическое состояние, переходящее в состояние коллапса, — Аральское море.
Рассмотрение экологических кризисов в истории человечества позволило выделить несколько этапов в их формировании:
1.Воздействие человека как биологического вида на биосферу.
2. Сверхинтенсивная охота и собирательство, ведущее к угнетению и.даже истреблению некоторых видов животных и растений.
3. Изменение экосистем за счет интенсификации естественных процессов (выжигание растительности, разведение и выпас домашних животных).
4. Интенсивная вырубка лесов и массовая распашка новых земель.
5. Глобальные изменения компонентов экосистем, нарушение круговорота веществ и энергетики биосферы в результате интенсификации техногенной деятельности.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАСТРОФЫ
В общем случае катастрофа означает достаточно быстрый переход системы к новому качественному состоянию. Катастрофы могут быть обусловлены внешними воздействиями на систему со стороны окружающей ее среды и внутренними динамическими процессами, протекающими в системе. Примёрами внешних воздействий на биосферу являются возмущения орбиты Земли из-за процессов в большом Космосе, столкновения Земли с космическими телами и др. В результате таких воздействий происходили качественные изменения биосферы (состав атмосферы, площади суши и океанов и др.).
Экологические кризисы и порождаемые ими катастрофы в биосфере являются результатом ^саморазвития биосферы, т.е. внутренних процессов, протекающих в ней. Роль экологических катастроф в эволюции природы и общества, в конечном счете, сводится к разрушению консервативных структур и нарушению консервативных потенциалов систем, т.е. созданию условий перехода к новыми качественным условиям в развитии биосферы. Так, экологическая катастрофа на Чернобыльской АЭС разрушила не только потенциал производства электрической энергии, но и потенциальные возможности ^большинства биоценозов, обеспечивающих жизнедеятельность людей, которая на огромной территории стала практически невозможной. Биосфера и экологические системы относятся к категории сложных. Поэтому их наблюдаемое поведение неразрывно связано с эволюционными процессами развития, т.е. с предшествующей историей систем. Так, начиная с 60-х годов XX века установлено все большее число явлений, свидетельствующих о росте внутренней изменчивости климата на Земле. Это послужило основанием для установления влияния человека на этот процесс.
Климатические изменения на Земле характеризуются колебаниями, имеющими место как в длительные исторические периоды, так и за относительно короткие в истории Земли отрезки времени. 200—300 млн. лет назад (за исключением нескольких периодов) климат Земли был мягким (25— 30°С на экваторе, &—10 °С на полюсах), уровень Мирового океана был в среднем на 1 м выше современного. В третичном периоде (около 40 млн. лет назад) за примерно, 100 тыс. лет температура южной части Мирового океана снизилась на несколько градусов Цельсия. Возникновение из-за этого новых океанических течений привело к дальнейшему охлаждению масс океанических.вод в приполярных областях.
В начале четвертичного периода (около 2 млн. лет назад) разности температур между экватором и полюсами оказалось достаточно для образования континентального льда. В Северном полушарии оледенения повторялись с периодом около 100 тыс. лет, причем последнее продвижение льдов наблюдалось 18 тыс. лет назад. Поскольку ледники связали большие массы воды, то уровень Мирового океана понижался на 120 м по отношению к
современному.
Антропогенные воздействия для экологических систем могут играть роль
внешних возмущений, которые в случае совпадения их с естественными тенденциями во внутрисистемных процессах усиливают их и могут привести к экологическим бедствиям.
Известно, что ритмичность процессов характерна и для литосферы и для гидросферы. Причем между этими ритмами существует жесткая корреляция. Взаимодействие компонентов биосферы друг с другом и с Космосом генерирует как их собственные ритмы, так и ритмы биосферы в целом. Так, часть солнечной энергии аккумулируется биосферой и продуктами ее деятельности и поступает в литосферу в виде осадочньгх отложений. Гео- и биохимические процессы в них протекают с выделением теплоты, которая возвращается частично в Космос, частично преобразуется в энергию тектонических движений (сдвиги платформ, горообразование, вулканическая деятельность 'и др.). При этом если природные катастрофы возникают на основе суперпозиции естественных ритмов биосферы и ее компонентов, то антропогенные катастрофы являются результатом наложения на природные ритмы возмущений случайного характера, обусловленных деятельностью человека. Это значит, что в условиях возрастающих масштабов антропогенных воздействий на биосферу природные ритмы играют роль своеобразного механизма,''запускающего"^ ту или иную катастрофу. К числу наиболее распространенных экологических катастроф относятся наводнения, емлетрясения, пожары, изменения климатических условий. Масштабы наводнений, связанных с стественными колебаниями уровня вод (таяние льдов, выпадение осадков и др.) зачастую возрастают из-за результатов деятельности человека. Это образование заторов при сплаве леса по рекам, грубые ошибки при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений, регулирующих сток, прорывы искусственных дамб, плотин и др.
В зонах сейсмической активности в результате их урбанизации, разработки ископаемых, строительства водоемов, развития промышленности происходит нарушение естественной структуры верхних слоев земной коры. Это намного усиливает действие подземных толчков и последствия землетрясений, поскольку техногенные нарушения создают локальные места ослабления земной коры, т.е. провоцируют наведенную сейсмичность. Значительная, часть лесных крупных пожаров, охватывающих тысячи гектаров, возникает в результате деятельности человека. Они возникают в местаХ(больпшх скоплений отходов заготовки древесины, на торфоразработках, образования массивов лесного сухостоя в нарушенных человеком экосистемах и по другим причинам. Крупными экологическими бедствиями стали техногенные аварии. Аварии танкеров в XX веке стали настоящей бедой для Мирового океана и его обитателей. В 1970 г. произошло 29 крупных аварий, в 1989 г. — И, в 1991 — 7. Так, в 1987 г. у берегов Англии потерпел аварию танкер под флагом Либерии. В результате на поверхность вод вылилось 117 тыс. т сырой нефти.
В последние 10-15 лет отмечено увеличение числа крупных аварий на промышленных предприятиях. Только за 5 лет с 1983 г. в мире произошло 19 масштабных аварий, в результате которых погибло 4775 человек, получили ранения более 65 тыс. человек. Масштабы разрушения составляют порядка 6000 км2, а ущерб исчисляется в 76 млрд. долларов. Самой крупной по последствиям является авария на Чернобыльской АЭС. Суммарный выброс радионуклидов в радиусе до 400 км составил 77 кг (выброс радионуклидов при взрыве атомной бомбы в Хиросиме не превышал 0,74 кг). Рассеивание радионуклидов привело к загрязнению более 100 тыс. км европейской части России и стран СНГ. Радиоактивные осадки, содержащие церий-144, рутений-103, цезий-137, стронций-90 и др., были отмечены в Европейских и Скандинавских странах, в зонах Черноморского побережья Кавказа, бассейнов Дуная, Днепра, Дона, Волги. В радиусе 30 км от места аварии полностью прекращена деятельнооть человека, полностью погибли 600 га хвойных лесов и более 15 тыс. га получили сильное поражение. На многие десятки лет изъяты из хозяйственного оборота 144 тыс. га сельскохозяйственных угодий, 492 тыс. га лесов. Не поддаются оценке затраты на переселение, обустройство жителей из зоны бедствия, на их лечение. Прогнозы восстановления нарушенных экосистем не обнадеживают.
