Х.6. Геоэкологические аспекты сельского хозяйства

Сельское хозяйство - наиболее широко распространенный антро­погенный фактор преобразования экосферы, или, иными словами, глобальных изменений. Это важнейшая система жизнеобеспечения общества: сельское хозяйство обеспечивает 98-99% массы продук­тов питания людей на Земле, в том числе 87% белкового питания. Поэтому чем выше численность населения и больше его потребно­сти, тем больше роль сельского хозяйства и тем значительнее его воздействие на экосферу.

Сельскохозяйственные системы, как земледельческие, так и жи­вотноводческие, занимают в мире около 50 млн. км², или 38% свободной от льда суши. Из них пашня занимает около 30%, и паст­бища - 70%.

Разнообразие типов сельскохозяйственных систем огромно. Оно зависит как от природных условий, так и особенностей применяемых технологий. Поэтому сельскохозяйственные системы называют так­же агроэкосистемами. В простейших системах земледелия агротех­нические операции сводятся, последовательно, к несложной подго­товке почвы к посеву, заделыванию зерна во влажную почву, борьбе с сорняками и вредителями, сбору того, что выросло, переработке урожая и сохранению части его в качестве семян для следующего сельскохозяйственного года. С другой стороны, в сложных системах уровень технологии чрезвычайно высок. Например, в польдерах Ни­дерландов осуществляется управление оптимальным режимом раз­вития растений. Уровень капиллярной каймы грунтовых вод регули­руется таким образом, чтобы корни культурных растений постоянно находились в этой зоне, не выше и не ниже, а питательные вещества в почве были бы доступны растению в необходимом, но не чрезмер­ном количестве. Соответственно, и урожаи, получаемые в различных агроэкосистемах, разнятся в десятки раз.

Не менее велико разнообразие животноводческих систем, в зави­симости от природных и хозяйственных факторов. Наконец, сущест­вует большое количество комбинаций типов земледелия и животно­водства.

Несмотря на свое разнообразие, сельскохозяйственные системы отличаются одной общей особенностью: все они оказали и продол­жают оказывать глубокое воздействие на экосистемы и ландшафты. В процессе развития агроэкосистем преобразуется растительность: от естественного покрова - к пашне или пастбищу. В земледельче­ских системах естественный, флористически богатый растительный покров, часто многоярусный, замещается на единственную для дан­ного сезона или года культуру. Система коренным образом транс­формируется и упрощается.

При введении орошения изменяется и тип водного режима: от обычно непромывного к промывному.

Как и земледелие, животноводство имеет много разнообразных форм в связи с различиями природных условий и уровней развития общества. В животноводческих агроэкосистемах геоэкологические изменения более постепенны, но не менее глубоки. Не случайно, од­на из проблем геоэкологии заключается в определении того, каким было исходное, доантропогенное состояние африканской саванны, поскольку она постепенно трансформировалась под влиянием мно­готысячелетнего и весьма интенсивного выпаса скота. В засушливых районах мира основная геоэкологическая проблема пастбищного скотоводства - постепенное истощение пастбищ, то есть прогресси­рующее антропогенное опустынивание вплоть до уничтожения рас­тительного и почвенного покрова.

В умеренном поясе преобладающее пастбищно-стойловое живот­новодство также приносит немало геоэкологических проблем, свя­занных с загрязнением почвы и воды отходами животноводства. Мы уже говорили о проблеме накопления навоза в Нидерландах в связи с понятием потенциальной емкости территории. Эта проблема харак­терна для всех районов интенсивного пастбищно-стойлового живот­новодства.

Естественные системы отличаются высокой степенью замкнутости баланса органического вещества и других компонентов. Разность между приходной и расходной частями баланса вещества в природ­ной системе за год не превышает 1%, а обычно меньше. За счет этой малой доли и происходит направленная эволюция естественных сис­тем. В сельскохозяйственных же системах цикл вещества разомкнут: вещество забирается человеком из системы в виде урожая, а семена, органические и минеральные удобрения, а также и пестициды, в нее вносятся. Вынос вещества составляет десятки процентов (обычно 40-80%) от годовой продукции биомассы. При этом чем продуктив­нее агроэкосистема, тем больше отчуждение продукции, и тем сис­тема более неустойчива. Антропогенный привнос веществ в агроэко- систему оказывается на один-два порядка больше их естественного поступления. Таким образом, система коренным образом трансфор­мируется.

Изменяются и физические процессы. Водная и ветровая эрозия почв усиливаются на один-три порядка. Почва уплотняется под воз­действием сельскохозяйственных машин и орудий. Структура тепло­вого баланса изменяется вследствие изменения как величины альбе­до, так и затрат на эвапотранспирацию. Соответственно изменяется и водный баланс, и режим влаги в почве.

Биологические особенности, такие как биомасса, ее прирост, тро­фические соотношения, видовой состав, включая микроорганизмов и беспозвоночных и пр., коренным образом меняются.

Вследствие эволюции земледелия и животноводства сокращается сложность структуры ландшафтов, их устойчивость снижается и может поддерживаться только благодаря действиям человека.

Геоэкологические проблемы сельского хозяйства относятся к ка­тегории универсальных, то есть встречающихся в мире повсеместно. Они - продукт некоординированных действий миллионов крестьян.

Главная задача каждого хозяина - максимизировать урожай, сохра­няя в то же время (а по возможности и повышая) естественное пло­дородие почв. Таким образом, они, каждый на своем поле, ведут по­стоянную и многовековую работу по достижению устойчивого сель­ского хозяйства. Результаты их действий, сложенные вместе по кон­тинентам и миру в целом, имеют глобальное значение.

Не всё в мире в процессе развития устойчивого сельского хозяйст­ва было успешным. Пахотные площади увеличивались, но во многих случаях вследствие ухудшения состояния агроэкосистем снижалась урожайность культур. Значительная часть земель безвозвратно поте­ряна для сельского хозяйства в результате водной и ветровой эрозии почв, их засоления и заболачивания, и антропогенного опустынива­ния. Общая площадь безвозвратно потерянных и сильно деградиро­ванных земель находится в пределах 15 млн. км² (11% свободной от льда территории мира), то есть сравнима с современной площадью пашни мира. Еще на 6 млн. км² (5% территории мира) биологическая продуктивность значительно понижена в результате деятельности человека. Деградация как природных систем, так и агроэкосистем продолжается.

Сельское хозяйство оказывает существенное влияние на водный режим и водный баланс как небольших территорий, так и крупных, масштаба континентов или всего мира. Как правило, увеличивается поверхностный сток; соответственно снижается подземный сток и запасы влаги в почве. О решающей роли сельского хозяйства в мно­гократном увеличении эрозии почвы уже говорилось выше.

Как уже обсуждалось ранее, деградация почв и снижение биоло­гической продуктивности - одна из важнейших, может быть, наи­важнейшая геоэкологическая проблема, потому, в частности, что снижение биопродуктивности сопровождается неуклонным ростом потребностей населения мира в продуктах питания.

Выше уже отмечалось, что растущий спрос на продовольствие может быть удовлетворен двумя путями: расширением пахотных площадей и интенсификацией сельского хозяйства. В обоих случаях неизбежно усиление геоэкологических проблем вследствие ухудше­ния состояния земель и повышения транспорта наносов и химиче­ских веществ. Таким образом, истинная стоимость продуктов сель­ского хозяйства (с включением геоэкологичских потерь и затрат в величину стоимости) на перспективу будет возрастать.

Часть V. Заключение. Выживание человечества?

Рост численности населения и опережающий его рост потребно­стей общества поставили перед человечеством общемировые задачи обеспечения продовольствием необходимой калорийности и состава, водой приемлемого количества и качества, территорией, обеспечи­вающей многие аспекты деятельности человека, энергией, не вызы­вающей глобальных геоэкологических кризисов, продуктами инду­стриальной деятельности, не приводящей к неприемлемому уровню загрязнения экосферы. Эти потребности неуклонно возрастают, пе­реводя экосферу из кризисного, но все же устойчивого состояния к неустойчивому, а при дальнейшем развитии неустойчивости - и к глобальной катастрофе.

Все эти и подобные потребности удовлетворяются благодаря на­дежному функционированию экосферы и ее процессов, таких как глобальные биогеохимические циклы, глобальный гидрологический цикл, глобальный энергетический баланс и его географическое рас­пределение, синтез и деструкция органического вещества, системы циркуляции атмосферы и Мирового океана и др. Значительная часть нужд человечества обеспечивается также благодаря добыче и пере­работке невозобновимых минеральных ресурсов (нефти, угля, руд, металлов и др.).

Из обсуждений в предшествующих главах можно заключить, что по отношению к интересам и задачам человечества, в масштабах времени нескольких поколений, экосфера выполняет четыре основ­ные функции:

1)Устойчивое поддержание систем жизнеобеспечения;

2) Устойчивое поглощение и переработка продуктов жизнедея­тельности человеческого общества;

3) Устойчивое воспроизводство возобновимых природных ресур­сов (преимущественно биологических);

4) Обеспечение невозобновимыми (преимущественно минераль­ными) природными ресурсами.

Последняя из вышеупомянутых функций целиком вызвана дея­тельностью человека. Она чужда природе, и ее усиление вызывает рост неустойчивости экосферы. Первые три функции органически присущи экосфере и, в определенных пределах, устойчивы. При уве­личении антропогенной и(или) естественной нагрузки, с ее выходом за допустимые пределы, устойчивость каждой из первых трех функ­ций резко уменьшается. Роль человечества в снижении, а затем и разрушении устойчивости каждой из функций, - решающая.

С проблемами ограниченности природных ресурсов (возобнови­мых и невозобновимых) и загрязнением окружающей среды челове­чество в принципе может справиться, и такие подходы обсуждались в этой книге. Что касается восстановления антропогенно нарушен­ных глобальных систем жизнеобеспечения, то оно во многом нахо­дится за пределами возможностей человечества.

По всей видимости, эта ситуация сохранится на ближайшую пер­спективу, даже если правительства стран мира коренным образом изменят систему приоритетов по отношению к экосфере и ее элемен­там. Отсюда вытекает реальная возможность переступания через по­рог устойчивости экосферы с возникновением опасности для суще­ствования всего человечества. Так возникает проблема выживания человечества, и поэтому сохранение устойчивой экосферы - важ­нейшая проблема XXI века.

При этом результаты исследований глобальных изменений пока­зывают, что предел устойчивости экосферы, зависящий от все воз­растающего антропогенного давления на нее, - не ресурсный, а гео­экологический. В истории эволюции экосферы локальные и частные экологические кризисы возникали неоднократно. Во второй полови­не XX века человечество впервые столкнулось с глобальным геоэко­логическим кризисом антропогенного происхождения. Глубокие ис­следования сложных, междисциплинарных процессов глобальных изменений, их взаимодействия с обществом, и разработка стратегий, основанных на этом понимании, может стать важнейшим вкладом геоэкологии в решение проблемы выживания человечества.

Вопрос выживания человечества может рассматриваться как обес­печение устойчивости системы взаимосвязанных глобальных про­блем кризисного характера: геоэкологической, водной, демографи­ческой, энергетической, продовольственной, минерально-ресурсной. Как мы видели в предшествующих главах, эти проблемы возникают, потому что пока еще неограниченно растущие потребности общества приходят в противоречие с ограниченными природными ресурсами и "услугами" экосферы.

Невозможно сказать, какая из выше перечисленных кризисных проблем наиболее опасна или наиболее приоритетна. Приоритеты человечества в преодолении кризисов изменяются со временем, но сами проблемы не снимаются. Они становятся более комплексными, и проблема выживания все более усложняется.

Усложнение и углубление кризисных проблем в конечном итоге может привести к глобальной катастрофе, проявляющейся не только и не столько в ухудшении общемирового состояния окружающей среды и менее эффективном функционировании геоэкологических "услуг", но и в распаде ранее устойчивых политических, экономиче­ских и социальных систем, ухудшении здоровья людей, межнацио­нальных конфликтах, голоде, военных столкновениях и пр.

По-видимому, не все кризисные проблемы подойдут к порогу воз­можной глобальной катастрофы одновременно. Наоборот, они, ско­рее всего, достигнут своего пика в различное время, но какая из них вызовет катастрофу, сказать заранее невозможно. Как уже обсужда­лось выше в разделе 4.1, чтобы избежать катастрофы, необходимо разработать и осуществлять стратегии разрешения кризисных про­блем на переходный период, от текущего состояния, близкого к не­устойчивости, к устойчивости.

Проблема деградации систем жизнеобеспечения экосферы (гео­экологический кризис) - основной вопрос данной книги. Она вызвана увеличением антропогенного давления на природные и природно- общественные системы. В результате возникают такие вопросы как ограниченность природных ресурсов, как возобновимых, так и нево- зобновимых, дефицит пространства, загрязнение окружающей среды и антропогенная деградация систем жизнеобеспечения (снижение естественной биологической продуктивности, нарушение глобаль­ных биогеохимических циклов, трансформация и деградация естест­венных ландшафтов, изменение естественного климата, деградация озонового слоя, ухудшение состояние почв и пр.). Основная страте­гия на переходный период - сохранение эффективного функциони­рования систем жизнеобеспечения на основе понимания того, что предотвращение деградации систем существенно проще и эконо­мичнее, чем их восстановление.

Для выполнения этой сложной задачи необходимо сотрудничество всех государств мира. Именно в этой области накоплен наибольший опыт разработки и выполнения международных конвенций по защи­те или восстановлению глобальных систем жизнеобеспечения. К этой категории относятся упоминаемые выше соглашения ООН, та­кие как Конвенция по изменению климата, Конвенция по защите озонового слоя, Конвенция по борьбе с опустыниванием, Конвенция по охране биологического разнообразия и др. Не все конвенции пока эффективно осуществляются, но само согласие правительств сотруд­ничать в этой области уже является важным фактором политической жизни.

Другие глобальные проблемы кризисного характера теснейшим образом связаны с геоэкологической проблемой.

Проблема дефицита водных ресурсов и ухудшения их качества (водная проблема) заключается в том, что во многих районах мира имеющиеся водные ресурсы приемлемого качества не обеспечивают потребность в них, что вызывает серьезные социальные, экономиче­ские и политические трудности. По мере роста населения и его по­требностей дефицит водных ресурсов будет усугубляться и стано­виться все более серьезным препятствием в обеспечении устой­чивости.

Стратегия на переходный период заключается в более тщательной разработке динамического равновесия между водными ресурсами и их потреблением в рамках долгосрочной системы управления устой­чивым развитием региона. Кроме того, многие водные объекты от­носятся к нескольким государствам. Региональное международное сотрудничество, основанное на совместном управлении разделяемы­ми реками, озерами и морями, - важнейший инструмент устойчиво­сти и мира. К этой категории относятся несколько сотен водных объ­ектов, включая такие крупные и важные как Нил, Дунай, Меконг, Парана, Каспий, Арал, Балтика, Великие озера, Черное море и др.

Демографическая проблема заключается в росте численности на­селения мира и еще большем увеличении его потребностей, так что объем природных ресурсов и геоэкологических "услуг", приходя­щихся на душу населения, сокращается. Стратегия на переходный период должна заключаться в постепенном замедлении роста чис­ленности населения, а затем, возможно, и в ее сокращении. Одно­временно должно снижаться потребление ресурсов и услуг.

Энергетическая проблема заключается в необходимости обеспе­чения человечества достаточным количеством энергии в настоящее время и на перспективу при условии сохранения благоприятного со­стояния экосферы с точки зрения климата, биогеохимических циклов и пр. Она решается посредством перехода от современной энергети­ки, основанной преимущественно на сжигании органического топли­ва, к использованию солнечной энергии в различных ее формах.

Продовольственная проблема это задача обеспечения растущего населения Земли продуктами питания при сохранении почвы как ре­сурсной базы сельского хозяйства, а также и соблюдении устойчиво­го состояния экосферы, то есть при условии решения геоэкологиче­ской проблемы. Основное направление стратегии на переходный пе­риод - укрепление устойчивости сельского хозяйства при неизбеж­ном росте его интенсивности.

Минерально-ресурсная проблема связана с возрастающей потреб­ностью общества в полезных ископаемых. Скорость образования по­лезных ископаемых значительно меньше скорости их добычи, и по­тому неизбежны частичные кризисы, связанные с дефицитом того или иного ископаемого, возрастающей стоимостью их добычи и ухудшением состояния окружающей среды вследствие горнорудной деятельности. Стратегия на переходный период заключается в эко­номии сырья и сохранении устойчивого состояния экосферы, а в бо­лее далекой перспективе - в неизбежном переходе к возобновимым заменителям.

Оценки будущего состояния экосферы выполняются на основе сценариев, отвечающих на вопрос "что будет, если...?". Согласно одному из реалистичных сценариев, разработанных в ООН, при ус­ловии, что во всех странах мира среднее количество детей в семье снизится до 2,1 чел., пик численности населения мира придется при­близительно на 2050 г., когда он достигнет 9,4 млрд. чел. Если отно­шение общества к использованию природных ресурсов и "услуг" экосферы не изменится, то к 2050 г. можно ожидать увеличения по­требностей в продовольствии, по сравнению с настоящим временем, в 2 раза, в энергии - в 2,2 раза, в воде в 1,9 раза. Рост валового про­изводства в мире должен стать за этот период четырехкратным. При этом географическое распределение природных ресурсов и геоэко­логических "услуг" в целом не изменится, но станет еще более кон­трастным.

Дальнейшие антропогенные изменения экосферы при таком сце­нарии неизбежны. Использование земли для сельского хозяйства (земледелия и скотоводства) увеличится до 50% всей свободной от ледников площади суши, при этом площадь лесов сократится еще на 10%. Спрос на рыбу и другие морские продукты возрастет до 200 млн. т в год, тогда как ежегодный прирост рыбных ресурсов мира не превышает 85 млн. т. Соответственно будет расширяться разведение рыбы и других морских продуктов в садках (марикультура), что вы­зовет конфликты между пользователями прибрежной зоны, неблаго­приятно повлияет на ее состояние, в особенности на мангровые по­бережья. Несмотря на усилия стран контролировать рост парниково­го эффекта, эмиссия углекислого газа в атмосферу может увеличить­ся в 2,3 раза, с соответствующими последствиями, обсуждавшимися в разделах V.2.4 и V.2.5. Городское население составит 72% всего населения Земли. Разница в доходах на одного человека в развитых и развивающихся странах увеличится в 2,8 раза, что приведет к даль­нейшему росту политической неустойчивости. Хотя в целом продо­вольствия в мире будет достаточно, голод в отдельных странах со­хранится, потому что он будет связан не с производстом продуктов питания, а с их распределением.

Выход экосферы за пределы устойчивости может совершиться не только вследствие развития глобального кризиса, но и из-за обостре­ния региональных проблем. Например, водная проблема, связанная с неизбежно прогрессирующим снижением обеспеченности водными ресурсами (на душу населения) ряда стран Западной, Южной и Юго- Восточной Азии, может привести к таким социальным потрясениям, что раскачается и выйдет за пределы устойчивости вся мировая хо­зяйственно-политическая система, а через нее и вся экосфера.

Из-за взаимосвязанности явлений в экосфере последствия могут возникать не там, где имеется наибольшее антропогенное давление. Возьмем одну из важнейших проблем - обеспечение растущей по­требности в энергии. Потребление горючих ископаемых нарастает очень высокими темпами, но весьма вероятно, что фактором, выво­дящим экосферу за пределы устойчивости, окажется не дефицит дос­тупных горючих ископаемых, а неприемлемые геоэкологические по­следствия парникового эффекта, усиливающегося благодаря увели­чивающимся, кумулятивным последствиям сжигания угля, нефти и газа.

Проблемы геоэкологии можно рассматривать в различных аспек­тах:

- По геосферам или их частям, как это было преимущественно выполнено в данной книге. При этом чрезвычайно важно учитывать взаимосвязи с другими геосферами;

- По природным поясам и зонам, например, экваториальному, или тропическому муссонному, что предопределяет основные зональные особенности природопользования в части эксплуатации возобнови­мых ресурсов;

- По крупным экологическим системам, таким, например, как Аральское море и его бассейн, или гидрогеологическая формация Огаллала, обеспечивающая водой для орошения ряд штатов Великих Равнин США;

- По политико-административным единицам, как, например, штат Калифорния в США или Красноярский край;

- По центрам и механизмам климатической активности, оказы­вающим природное и экономическое влияние на территории, соиз­меримые с площадью континентов. К таким механизмам, можно от­нести муссонную циркуляцию в Азии, или Эль-Ниньо-Южную Ос­цилляцию (ENSO).

Геоэкология как междисциплинарное научное направление еще только формируется, и деятельность человечества, преобразующая экосферу, неизбежно потребует дальнейшего развития этого направ­ления.

Рекомендуемая литература

В сносках в тексте книги приведены наименования изданий на русском языке (в основном учебников), позволяющих расширить кругозор и фундаментальные знания читателя в области основных дисциплин, относящихся к системе наук, составляющих геоэколо­гию.

Для более углубленного изучения вопросов геоэкологии ниже приводится список публикаций междисциплинарного характера, также на русском языке, адресующихся к комплексным проблемам различной сложности, обсуждаемым в данной книге:

Арский Ю.М., Данилов-Данилъян В.И., Залиханов М. Ч, Кондратьев К.Я., Котляков В.М., Лосев КС. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? М.: Изд. МНЭИУ, 1997. 332 с.

Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости

жизни. М.: ВИНИТИ, 1995. 472 с. Лосев КС., Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Котляков В.М., Залиха­нов М. Ч, Данилов-Данилъян В.К, Гаврилов И. Т., Голубев Г.Н., Ре- вякин B.C., Гракович В.Ф. Проблемы экологии России. М.: ВИ­НИТИ, 1993.

Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Том 1-3. Перевод с англий­ского. Под ред. Г.А.Ягодина. М.: "Прогресс", 1993-1996. Наше общее будущее. Доклад Международной Комиссии по окру­жающей среде и развитию. Перевод с английского. М.: "Прогресс", 1989. 372 с. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.638 с.

Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде. М.: Изд. МГУ, 1984.372 с.

Учебное издание

Г.Н. Голубев

Геоэкология

Издается по решению Ученого совета географического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Редактор Л.Н.Федосеева Дизайнер обложки Н.К.Попов Компьютерная графика: К.К.Ковалев

Подписано к печати 25.01.1999. Формат 60x90 1/8. Бумага офсетная № 1, 80 г/м² Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. п.л. 22. Тираж 600 экз. Тип. зак. № dOiC, Москва.

Издательство ГЕОС Изд. лицензия Л.Р. № 050112 от 09.03.95. 109017, Москва, Пыжевский пер., 7. Тел.: (095) 230-80-92. Факс: (095) 951-04-43.

Н.В. и Якушовой А.Ф. М.: Высшая школа, 1991 и "Общая геоморфология" Леонтьева O.K. и Рычагова Г.И. М.: Высшая школа, 1988.

Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М.:

¹ См., например, учебное пособие "Инженерная экология" для студентов высших технических учебных заведений, подготовленное И.И.Мазуром, О.И.Молдавановым и В.Н.Шишовым. М.: "Высшая школа", 1996, под общей редакцией И.И. Мазура. Том

^[1] Для более углубленного изучения вопросов гидрологии рекомендуется учебник

В.Н.Михайлова и А.Д.Добровольского "Общая гидрология". М.: изд-во "Высшая

школа", 1991. 368 с.

^[4] С вопросами водного хозяйства можно ознакомиться более детально в учебнике

А.Б.Авакяна и В.М.Широкова "Рациональное использование и охрана водных ресурсов". Екатеринбург: Изд-во "Виктор". 1994. 319 с.

^[6] Уровень воды в заливе Карабогазгол на несколько метров ниже уровня Каспия, что обеспечивает постоянный поток воды в одном направлении, с последующим ее ис­парением в заливе. Это уникальный компонент водного баланса.

'Для более углубленного изучения вопросов геологии и геоморфологии имеется ряд учебников. Можно рекомендовать, в частности, "Основы геологии" Короновского

[9]

ВИНИТИ, 1995.472 с.

^[11] Более детально с основными особенностями зональности ландшафтной сферы Земли можно ознакомиться в учебнике "Физическая география материков и океа­нов" под редакцией А.М.Рябчикова, М.: "Высшая школа", 1988. Раздел "Основные черты развития геосферы и планетарная дифференциация ее ландшафтов". С. 6-66.