5.4. земля, вода, биоресурсы

5.4. земля, вода, биоресурсы

Земельные ресурсы. Прикладная геоэкология рассматривает земельные ресурсы с нескольких точек зрения. Наиболее существенными являются:

размеры территории, совокупность площадей освоения и эксплуатации, техноемкость и демографическая емкость территории;

географическое положение территории, принадлежность к определенной природной зоне, географической области, типу ландшафта;

качество земли, почвы субстрата и источника биопродукции, в том числе продукции сельского хозяйства;

земля как покров недр и доступ к их богатствам.

Как уже отмечено, производственой деятельностью человека и продуктами труда в той или иной мере охвачено все пространство планеты. Однако плотность размещения объектов и материальных потоков техносферы очень сильно варьирует. Она близка к распределению плотности населения и отражает размещение современной цивилизации на планете. В 80-х годах на основе аэрокосмических данных была оценена площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью. Оказалось, что их осталось всего около 38 млн км2, т.е. 28\% площади суши, не считая материковых льдов (табл. 5.2). Нарушение естественных экосистем на большей части территории суши (т.е. то, что обычно называют освоением) самый существенный и наиболее драматичный результат техногенеза, гораздо более серьезный, чем глобальное потепление и изменение климата. Человечество проделало множество огромных «дыр» в зеленом покрове планеты, которые намного опаснее, чем «озоновые дыры».

Таблица 5.2

Площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью (\%)

*Без Антарктиды и других ледяных и скальных поверхностей

Главную нагрузку по стабилизации окружающей среды несут Мировой океан и сохранившиеся наземные природные экосистемы. В Северном полушарии наибольшие площади ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий имеют Россия и Канада, где сохранились самые крупные массивы естественных лесных сообществ. В Южном полушарии наиболее ощутимый вклад в стабилизацию окружающей среды вносят Бразилия, экваториальная Африка и Австралия. Особенно важную роль в поддержании устойчивости биосферы играют высокопродуктивные влажные тропические леса в бассейне Амазонки.

Чем мощнее энергетика страны и чем выше потребление первичной продукции биоты в ней, тем больший вклад она вносит в глобальную деформацию окружающей среды. Ее показателем может служить мощность, приходящаяся на единицу площади. Если соотнести эти величины с глобальной мощностью, то для каждой страны можно определить коэффициент антропогенного давления. Ранжированные значения этого коэффициента для ряда стран и присущая им степень ненарушенности естественных биогеоценозов приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Коэффициент антропогенного давления и доля (в \%) ненарушенных территорий

Известные лимиты освоения новых территорий связаны не столько с малой доступностью их для техники и размещения промышленных объектов, сколько с малой пригодностью для постоянной жизни людей. Поэтому существует понятие эффективной территории. Согласно европейскому стандарту это территория со среднегодовой температурой выше -2° и с высотой над уровнем моря менее 2000 м. Только небольшие этнические группы людей оказались приспособленными к существованию и ведению хозяйства в условиях Субарктики и высокогорья.

Из 149 млн км2 площади суши на долю земель, в принципе пригодных для хозяйственного освоения и в значительной степени уже освоенных, приходится лишь около 60 млн км2 (табл. 5.4). В настоящее время площадь занятых и возделанных человеком земель близка к 25 млн км2 (1/6 площади суши). Из них около 10 млн км2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками, т.е. всецело техногенными ландшафтами, исключающими на этих землях биосферную регуляцию. Остальные 15 млн км2 (1,5 млрд га) заняты агроценозами, пашней, т.е. также сильно измененными ландшафтами. Площадь постоянных пастбищ для сельскохозяйственных животных близка к 25 млн км2. Следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн км2. По мнению экологов, эта площадь уже превышает допустимый предел земельных ресурсов, подлежащих хозяйственному использованию, в том числе и для интенсивного земледелия. Пашня может быть увеличена лишь за счет пастбищ и лесов, что чревато серьезными эколого-экономическими потерями. В то же время с возделанными землями соседствуют огромные пространства пустынь и полупустынь, занимающие в разных зонах более 30 млн км2.

Таблица 5.4

Ландшафтно-хозяйственная структура земель всего мира и Российской Федерации

На каждого жителя Земли в настоящее время приходится в среднем около 1/4 га пашни. Почти 90\% площади возделанных земель находится в тропиках, субтропическом, суббореальном поясах и разделены между ними почти поровну. Однако показатель относительного использования земель наибольший в суббореальном поясе в полосе лесостепи, степей и прерий (32\%). Здесь сочетаются наиболее благоприятные почвенные и климатические условия для выращивания главных земледельческих культур.

К середине XX столетия в странах пояса сухих субтропиков продовольственное положение резко ухудшилось из-за быстрого роста населения и дефицита плодородной земли. Наступление массового голода в 50 70-х годах было задержано с помощью комплекса мер, получивших название «зеленой революции». Ее слагаемыми были: внедрение новых сортов сельскохозяйственных растений, устойчивых к заболеваниям и отзывающихся на орошение и удобрение высокими урожаями; внедрение новых агротехнических приемов и средств защиты растений; обучение крестьян; изменение экономической структуры сельского хозяйства. Эти меры имели большое значение. Благодаря им во многих странах, в том числе таких, как Индия, Индонезия, Бангладеш, Бразилия, Нигерия, урожаи зерна за 25 лет выросли в 2-3 раза, в Мексике в 4 раза. Мировое производство зерновых увеличилось с 700 до 1820 млн т в год. Быстро развивалось и животноводство: производство молока в Европе удвоилось, а мяса утроилось. Поголовье основных видов скота приблизилось к числу людей на Земле и превзошло их по массе.

Достижения «зеленой революции» оказались временными, так как поддерживать опережающий рост производства продовольствия становится все труднее. Это значительно обостряет продовольственную проблему во многих регионах Земли. Из-за экономического неравенства и неравномерности распределения продовольствия более 1 млрд человек в слаборазвитых странах питаются недостаточно, а от 0,5 до 1 млрд человек хронически голодают.

Несмотря на большую потребность в расширении посевных площадей освоение новых земель в отдельных регионах мира уже практически не приводит к увеличению мировой пашни. Во-первых, все время нарастает экспансия неаграрных объектов. Во-вторых, одновременно с распашкой новых земель значительные площади пашни выбывают из хозяйственного использования из-за разных форм детериорации, т.е. порчи земли. Значительные затраты на мелиорацию (т.е. улучшение земли) часто уже не могут остановить этот процесс.

Основными причинами потерь части земельных ресурсов сельского хозяйства являются:

а) эрозия почвы смыв или сдувание поверхностного плодородного слоя почвы водой и ветром;

б) потеря гумуса и снижение плодородия вследствие неправильной агротехники, в основном из-за отсутствия севооборотов и недостаточного возвращения в почву питательных веществ;

в) подтопление и вторичное засоление почвы, вызываемое бездренажным орошением и неконтролируемой подачей воды;

г) машинная деградация почвы (переуплотнение, нарушение структуры пахотного слоя, смешивание его с подстилающей породой;

д) химическое и радиационное загрязнение почвы.

Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является «техногенное опустынивание», вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Большая площадь современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70\% засушливых земель планеты территория, которая по площади в три раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире сейчас достигла 7-10 млн га в год. Кроме этого ежегодно еще 20 млн га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Примерно такова же и скорость сокращения площади лесов. Это одна из самых длительных и грозных тенденций утрат природы. Практически весь земельный фонд мира подвержен той или иной степени деградации.

За всю историю человечества было потеряно больше земель, чем теперь обрабатывается. Общая антропогенная потеря почв в мире около 90 млрд тонн в год. Это в 4 раза больше, чем естественный снос континентальными водотоками, реками. Интенсивной эрозии в мире подвержено более 20\% площади обрабатываемых земель. За последние 40 лет их мировой фонд сократился на 250 млн га. Сейчас этот процесс идет в среднем со скоростью 7,5 млн га в год.

Земля России. Общая площадь земельного фонда Российской Федерации составляет 17,1 млн км2 (см. табл. 5.4). Преобладающую часть территории страны занимают тайга, тундра и лесотундра, мало освоенные и практически непригодные для земледелия. Около 11 млн км2 находятся в зоне вечной мерзлоты. Из всей площади земель Евразии, не затронутых хозяйственной деятельностью (см. табл. 5.2), почти 70\% приходятся на Россию. Расчеты показывают, что эффективная территория России составляет 5,5 млн км2менее 1/3 общей территории. Это пятое место в мире после Бразилии, США, Австралии и Китая. Она вытянута длиной более 8000 км, полосой, определившей большую протяженность транспортных магистралей. В ней сосредоточены более 95\% населения и 93\% хозяйственной инфраструктуры страны, в том числе все сельскохозяйственные угодья 224 млн га.

Из 130 млн га пашни России большая часть расположена в районах рискованного земледелия. Поэтому потенциальная продуктивность пашни у нас мала и компенсируется большой посевной площадью: на каждого жителя страны приходится почти 0,9 га пашни (в 3,5 раза больше среднемирового показателя). Однако и имеющийся продукционный потенциал пашни используется с низкой эффективностью. Она в 3-5 раз ниже, чем во многих странах.

На юге России в Волгоградской, Ростовской областях, Краснодарском крае, Ставрополье из-за эрозии, подтопления и засоления продолжается потеря чернозема одного из главных богатств страны. Третья часть черноземов мира находится в России и дает более 80\% сельскохозяйственной продукции. Черноземы отличаются высоким плодородием, мощностью гумусного горизонта и сбалансированностью минеральных элементов питания растений. Они являются как бы эталоном оптимального содержания химических элементов в почве и запасают огромное количество энергии. Однако почти полная распашка степей на юге, перевыпас скота участили пыльные бури, выметающие почву на сотнях тысяч гектаров пашни. Большой ущерб нанесен также неправильным орошением. За 50 лет Россия потеряла более 1/3 своего чернозема.

Быстро растет изъятие земель под неаграрные объекты. При этом неизбежно изымаются и плодородные земли, так как именно на таких территориях формируется наибольшая хозяйственная активность. Растущие города поглощают не только пахарей, но и пашню. Значительные потери плодородных пойменных земель связаны с гидростроительством. Площадь затопленных земель в результате создания водохранилищ на равнинных реках Европейской части России достигла 3,5 млн га. Некоторые гидроузлы в бассейнах Волги, Дона и Кубани (при правильном подсчете баланса между выгодой и ущербом с учетом ценности затопленных земель и других факторов) нанесли стране огромные убытки.

Водные ресурсы. Водные ресурсы биосферы охарактеризованы в гл. 4. Техносфера конкурирует с экосферой за наиболее доступные резервуары пресной воды. Тем более, что водоемкость всего человеческого хозяйства в XX столетии увеличилась в 12 раз и достигла огромной величины: около 5 тыс. км3 в год. Это почти 14\% годового стока всех рек мира. Правда, некоторую часть этого объема составляют подземные воды, не доступные для биоты. Вместе с ними общий водохозяйственный потенциал ресурсов пресной воды оценивается в 2,5-2,8 млн км3/год, а современные доступные эксплуатационные запасы в 42 тыс. км3/год. Из них лишь 1/3 составляет устойчивую часть речного стока. Около 70\% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13\% на промышленность, 10\% на коммунально-бытовые нужды.

Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки. Однако гидроэнергетика и возросшее водопотребление нуждаются в емких резервуарах воды, мало зависящих от сезонных перепадов стока. Поэтому многие тысячи рек в XX в. зарегулированы. Более 30 тысяч водохранилищ с общей площадью зеркала больше площади Черного и Азовского морей увеличили мгновенный объем воды в речных системах и средний период обращения воды в них в 6-7 раз.

Общий объем организованных (технических) стоков водоотведения в поверхностные водоемы и водотоки мира превышает 1300 км3/год. Для достаточного разбавления содержащихся в них техногенных примесей требуется в среднем в 10 раз больше свежей воды. Таким образом, потенциал суммарного антропогенного вмешательства в природный круговорот воды достигает 18 тыс. км3/год, что составляет уже половину речного стока мира. Кроме того, существует еще значительное косвенное вмешательство в глобальный круговорот воды, обусловленное уменьшением объема транспирации из-за вырубки лесов.

Вода некоторых рек в промышленных районах мира полностью (в ряде случаев более, чем однократно) проходит через различные технические системы водопотребления. Благодаря применению в промышленности и энергетике водооборотных циклов суммарное использование воды в этих отраслях в целом в 2,8 раза превышает объем забора свежей воды. Разумеется, водообеспеченность хозяйства и населения в разных регионах мира очень различны.

Водоемкость разных производств зависит от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем водоснабжения. Так, на производство 1 т разных видов готовой продукции расходуются в среднем такие объемы воды (в м3): угля 0,6, нефти 3, стали 40, синтетических волокон 300, бумаги 900, резины 2300. Большие объемы воды требуются для охлаждения энергоблоков: для работы ТЭС мощностью 1 ГВт 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности до 3 км3 в год. Если бы цена природной воды включалась в цену продукта, то от многих водоемких технологий человечеству пришлось бы отказаться по экономическим соображениям.

В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники. На них основано водное хозяйство более 25\% городов мира, в том числе и многих крупных. Используются преимущественно пресные воды из зон активного водообмена и артезианских бассейнов с минерализацией менее 1 г/л, более чистые в санитарном отношении, но и более минерализованные, чем речные воды. Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевого водоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке. Проблема качества воды связана в основном с массированным техногенным загрязнением поверхностных и отчасти подземных природных вод.

Современное техногенное вмешательство в планетарный круговорот воды близко к критическому уровню, превышение которого может существенно повлиять на процессы в биосфере, на географическое распределение осадков и качество воды природных источников.

Водные ресурсы России. Объем поверхностных пресных вод страны равен 28 тыс. км3 (из них 82\% содержится в Байкале), или 22\% объема пресных вод мира. Из 15 крупнейших рек мира четыре текут по территории нашей страны. Водохозяйственный фонд РФ насчитывает около 2300 водохранилищ с общим объемом 820 км3 и общей площадью зеркала около 70 тыс. км2 Суммарный годовой сток всех рек РФ равен 4270 км3 (11,5\% мирового стока). Его слагаемые и использование отражены на рис. 5.4. Водообеспеченность 1 км2 территории РФ составляет в среднем немного более 250 тыс. м3.

Рис. 5.4. Распределение водных ресурсов России. Слагаемые и использование годового стока рек

Географическое распределение материкового стока крайне неравномерно: более 90\% его выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает 80\% населения России и сосредоточена большая часть хозяйственного потенциала, приходится менее 9\%. Поэтому, в частности, Волжский бассейн испытывает большую техногенную нагрузку: 18-процентный водозабор уменьшает естественный годовой сток Волги на 10 12\%. А водозабор из таких рек, как Дон, Кубань, Терек, Урал, Исеть, Миасс, превышает 50\% стока. В целом в Российской Федерации в 1997 г. использовано 70,2 км3 воды, в том числе из поверхностных источников 54,5 км3, из подземных 10,4 KM3.

Россия располагает большими запасами подземных вод, их потенциальный ресурс оценивается в 230 км3 в год, из которых 60\% приходится на Европейскую часть РФ. Утвержденные эксплуатационные запасы подземной пресной воды составляют 22 км3/год.

На каждого жителя Российской Федерации из всех водоисточников в год приходится в среднем по 250 л в сутки; в крупных городах по 320. Средняя водообеспеченность населения у нас одна из самых высоких в мире. Однако по сравнению со многими другими странами пресная вода расходуется крайне неэкономно. В то же время в ряде районов на Юге России, в Поволжье и в Зауралье существуют трудности с обеспечением населения качественной питьевой водой.

Биоресурсы. Эксплуатация биоресурсов Земли не ограничивается сельским хозяйством. За его рамками оказывается масштабное изъятие человеком значительной части ресурсов, контролируемых биосферой: вырубка лесов, сбор их продукции, промысел рыбы, морепродуктов, зверей и птиц, нарушение и уничтожение природных биоценозов, уменьшение биологического разнообразия.

На заре земледелия и скотоводства лесами были покрыты не менее 62 млн км2 поверхности суши. Согласно оценке Лесного Департамента ФАО ООН (1994 г.) общая площадь лесов мира составляет 40 млн км2. Следовательно, за время существования человеческой цивилизации уничтожено 35\% площади лесов, причем больше половины этой доли за последние 150 лет. Сейчас в основном уменьшается площадь тропических лесов.

В развитых странах умеренных широт (США, Западная Европа), где остались практически только вторичные леса, площадь их не уменьшается, но усиливается деградация и поражение лесов из-за техногенного загрязнения воздуха и почвы. В целом в Западной Европе площадь пораженных лесов составляет 38\% залесенной площади.

Суммарное потребление древесины в мире (по данным вывозки деловой древесины) в настоящее время составляет около 3 млрд м3 в год. Это соответствует изъятию приблизительно 7\% годовой биопродукции всех лесов. Больше половины этого количества приходится на тропические леса Азии, Африки и Латинской Америки. По оценке ФАО, глобальное сокращение лесов в 18 раз опережает их восстановление. Сохранение этой тенденции представляет очень серьезную экологическую угрозу. Во-первых, сокращается биомасса и продукционный потенциал биосферы, а, следовательно, и глобальный ресурс фотосинтеза. В свою очередь это ведет к ослаблению газовой функции биосферы и ее способности строго регулировать ассимиляцию солнечной энергии и состав атмосферы.

Во-вторых, уменьшается вклад транспирации в круговорот влаги на суше, что ведет к изменению режима осадков и может ускорить аридизацию больших пространств. В зоне тропических лесов влагооборот почти полностью зарегулирован растительностью, и ее уничтожение в условиях интенсивной солнечной радиации резко изменяет климатические условия. Вырубка лесов в горных районах и на водоразделах приводит к учащению наводнений, селей и засух на прилегающих территориях. Ослабление средорегулирующей функции лесов усиливает влияние случайных слагаемых климата, делает его менее устойчивым.

В-третьих, наступают негативные биологические последствия, так кик леса служат источником и экологическим резервуаром большинства биоценозов Земли. Вместе с лесом исчезают биотопы многих видов, уменьшается биологическое разнообразие. Влажные тропические леса покрывают сейчас всего 7\% поверхности суши, но на них приходится более 2/3 всех видов животных и растений, многие из которых еще не изучены и могут представлять собой чрезвычайно ценный биологический материал. Если вырубка лесов в Юго-восточной Азии, в бассейнах Амазонки и Конго будет продолжаться такими темпами, как сейчас, то в ближайшие десятилетия будет утрачена существенная часть генофонда планеты.

За 10 тысячелетий земледельческой цивилизации человеком в значительной мере преобразованы практически все пространства нелесных равнинных экосистем по разным оценкам, от 30 до 50 млн км2 степей, лесостепей, саванн, прерий. Замена природных фитоценозов агроценозами привела к резкому изменению экосистемного облика больших территорий суши. Вместо устойчивых естественных сообществ десятков видов растений возникли искусственные монокультуры, не способные к самоподдержанию. Продукционный потенциал земли при этом уменьшился, а оставшиеся характерные для соответствующих природных зон дикие растения и животные стали «сорняками» и «вредителями». Человеку пришлось взять на себя многочисленные функции для поддержания агроценозов и изобрести различные средства для этого от мотыги до должности министра сельского хозяйства. Агроценозы не только нанесли удар по биоразнообразию, но и ускорили неблагоприятную для земледелия эволюцию ряда видов, вредящих культурным растениям.

По сравнению с продукцией животноводства использование дикой наземной фауны в настоящее время незначительно и играет определенную хозяйственную роль лишь для небольшой части населения. Тем более, что человек очень сильно сократил размеры природных популяций многих зверей и птиц. Масштабы хозяйственно необходимой промысловой охоты сейчас уже уступают охоте спортивной, добыче охотничьих трофеев и спекуляции экзотическими животными одной из форм изуверских развлечений и преступного бизнеса.

Зато большое хозяйственное значение сохраняется за водными биоресурсами. В настоящее время в мире вылавливается ежегодно более 100 млн т рыбы и еще около 10 млн т других морепродуктов (китов, тюленей, ракообразных, моллюсков, водорослей). В сумме это составляет небольшую часть общей биопродукции океана, но очень существенную часть ежегодной продукции указанных групп организмов. По данным ФАО, в процессе вылова ущерб наносится более чем 70\% мировых эксплуатационных запасов промысловых рыб.

Одно из наиболее серьезных проявлений давления техносферы на биосферу обеднение природных экосистем, уменьшение биологического разнообразия. Выше уже говорилось об этом. Здесь следует подчеркнуть, что биоразнообразие является не только условием существования биосферы, но и может рассматриваться как важный ресурс техносферы. Генетическое разнообразие многих видов растений, животных, микроорганизмов используется в сельском хозяйстве, медицине, биологической промышленности и д|зет немалый экономический эффект. Материалы, полученные за счет дикой фауны и флоры, идут на изготовление ценных эфирных масел, клеев, восков, смол, красителей, дубильных веществ, лекарств, инсектицидов и т.п.

Однако из нескольких миллионов биологических видов в поле зрения людей, занятых изучением или хозяйственным использованием организмов, попадает едва лишь сотая часть. В то же время из-за деградации природной среды, загрязнения, разрушения биоценозов биосфера ежегодно теряет 10-15 тысяч биологических видов, преимущественно низших форм.

Особенно невосполнима утрата редких эндемических видов растений, насекомых, рыб и других животных, как это происходит в районах со своеобразной флорой и фауной. Причины те же: хозяйственное освоение, перепромысел, вырубка лесов, загрязнение. За последние 40 лет из-за полного исчезновения или резкого снижения численности популяций был прекращен промысел 18 ценных видов рыб. По этим же причинам международными соглашениями резко ограничен промысел китов и некоторых ластоногих. За всю историю охоты на животных человеком полностью уничтожены десятки видов крупных млекопитающих и птиц. В их числе мамонт, ирландский олень, тур, квагга, Стеллерова корова, сумчатый волк, птица моа, дронт, бескрылая гагарка, американский странствующий голубь и другие. Почти полностью истреблены и спасены лишь в состоянии крайнего коллапса природных популяций такие виды, как бизон, зубр, американский бобр, белохвостый гну, олень Давида, кулан, сайгак, выхух