Римский клуб и его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер Земли и общества

Вт 158 - 1015 Вт, из которых 34 % сразу  отражается в космос. Таким образом, до поверхности Земли доходит  эксергетический поток Е 158 1015 0 66 104 1015 Вт. Покидающий Землю поток  эксергии относительно мал. Таким образом, пропуская всю энергию, получаемую от Солнца, Земля оставляет себе ее эксергию. Величина Ef представляет собой тот основной резерв1 возобновляемых источников эксергии, который в принципе может быть использован человечеством  без влияния на энергетический баланс планеты.

                                      Парниковые газы и изменение климата

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин «изменение климата» используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате

Факторы изменения  климата

Изменения климата обусловлены  переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.

• изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов,
• изменение светимости солнца,
• изменения параметров орбиты Земли,
• изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,
• изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄) в атмосфере,
• изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
• изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

Парниковые газы — газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и с высоким поглощением в дальнем инфракрасном диапазоне. Присутствие таких газов в атмосферах планет приводит к появлению парникового эффекта.

Основным парниковым газом  в атмосферах Венеры и Марса является диоксид углерода, в атмосфере  Земли - водяной пар.

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия  на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон^[1]

• Потенциально в парниковый эффект могут вносить вклад и антропогенные галогенированные углеводороды и оксиды азота, однако ввиду низких концентраций в атмосфере оценка их вклада проблематична.

              Основные типы техногенного воздействия на литосферу

Воздействие человека на литосферу, включая и почву, в настоящее  время приближается к пределам, переход  которых может вызвать необратимые  процессы почти во всей поверхностной  части земной коры. В процессе преобразования литосферы из недр извлекаются громадные  объемы полезных ископаемых, распахиваются  большие площади земель, заболачиваются и засоляются почвы, расширяются  площади оврагов. Высота породных отвалов  на угольных и других шахтах достигает 300 м, глубина шахт, пройденных для  добычи золота (Южная Африка), превышает 4 км, нефтяных скважин — 6 км.

Отчуждение с полей  основного (зерно, корнеплоды, овощи) и  побочного (солома, листья, ботва) урожая вызывает частично или полностью  разрывы биологических круговоротов веществ, нарушение способности  почвы к саморегулированию и  снижение ее плодородия. В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем.

К основным видам антропогенного воздействия на почвы относятся  эрозия, загрязнение, вторичное засоление  и заболачивание, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального  строительства.

Эрозия почв — разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов почв и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия).

Ветровая эрозия— выдувание, перенос и отложение на удаленных территориях ветром мельчайших почвенных частиц. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы: уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер. Все это резко активизирует эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Местная эрозия проявляется в  виде поземок и столбов пыли при  небольших скоростях ветра. Пыльные  бури возникают при очень сильных  и продолжительных ветрах, когда  их скорость достигает 20-30 м/с и более. Они способны развеять за несколько  часов до 500 т плодородного верхнего слоя почвы с 1 га пашни. Наиболее часто  пыльные бури наблюдаются в засушливых районах — сухих степях, полупустынях, пустынях и периодически возникают  в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии.

Под водной эрозией понимают разрушение почв под воздействием временных водных потоков. Различают плоскостную, струйчатую, овражную и береговую формы водной эрозии. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создаются природными факторами, а основной причиной ее развития является деятельность человека. В частности, появление новой, тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, — одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Кроме того, развитию эрозии способствуют уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Овраги {овражная эрозия) уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф, в результате чего возникает значительный экологический ущерб.

Поверхностные слои почв, как  правило, подвергаются интенсивному загрязнению, в результате чего снижается жизнедеятельность  почвенных организмов, теряется способность  почв к самоочищению от болезнетворных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного  и животного мира. Например, в  сильно загрязненных почвах возбудители  тифа и паратифа могут сохраняться  до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почв — пестициды (ядохимикаты), минеральные удобрения, отходы производства, газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, нефть и нефтепродукты. В мире ежегодно производится более 1 млн тонн пестицидов. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, а при высоких концентрациях они обладают явно выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Достоверно установлено, что при применении пестицидов наряду с некоторым увеличением урожайности отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие почв. Пестициды действуют на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Таким образом, общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если они используются в неумеренных количествах и  с большими потерями при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений  в почву в больших количествах  мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды  и другие соединения: даже при самых  благоприятных условиях из всего  количества азотных удобрений усваивается  растениями не более 50-80%, что приводит к нарушению биогеохимического  круговорота азота, фосфора и  некоторых других элементов. Экологические  последствия такого нарушения в  наибольшей степени проявляются  в водной среде, в частности при  формировании эвтрофии, которая возникает  при вымывании из почв избыточного  количества азота, фосфора и других элементов. При неумеренном потреблении  минеральных удобрений снижается  содержание кислорода в почве, что  способствует повышенному выделению  в атмосферу таких «парниковых» газов, как закиси азота и метана.

К интенсивному загрязнению  почв приводят отходы производства и  потребления: большие площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвос-тохранилищами  и другими объектами складирования  отходов. Огромный вред для нормального  функционирования почв представляют газодымовые  выбросы промышленных предприятий. Почвы обладают способностью накапливать  весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например, тяжелые  металлы. К числу распространенных загрязнителей почв относятся свинец, медь, кадмий, радионуклиды, нефть и  нефтепродукты. Вблизи ртутного комбината  содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентраций, в сотни раз превышающих  допустимые.

В процессе хозяйственной  деятельности человек может усиливать  природное засоление почв. Такое  явление носит название вторичного засоления и развивается при  неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Засоление  почв ослабляет их вклад в поддержание  биологического круговорота веществ: исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения — галофиты (солянка и др.), уменьшается генофонд наземных популяций в связи с  ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается  в сильно переувлажненных районах, например в Нечерноземной зоне России, Западной Сибири и в зоне вечной мерзлоты. Оно сопровождается деградацией  биоценозов, появлением признаков гниения  и накоплением на поверхности  неразложившихся остатков. Заболачивание  ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Одним из мощных проявлений деградации почв является опустынивание  — процесс необратимого изменения  почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который  в экстремальных случаях может  привести к полному разрушению биосферного  потенциала и превращению территории в пустыню. Опустыниванию способствуют массовое выжигание прошлогодней сухой  травы, интенсивные распашка и выпас  скота, снижение уровня грунтовых вод. На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые  воды, резко падает биологическая  продуктивность, подрывается способность  экосистем восстанавливаться.

Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается также при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи), при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д.

                       Геоэкологические аспекты животноводства

Зашита населения  отдельных территорий от недоброкачественных  продовольственных товаров - одно из звеньев проблемы продовольственной  безопасности индустриальных территорий.  
Для ряда территорий России, в том числе Урала, характерен критический уровень экологической опасности. Не устранив ее, о наращивании объемов сельскохозяйственной производства говорить преждевременно так как продукция местных сельских товаропроизводителей оказывается неконкурентоспособной по причине ее несоответствия экологическим нормативам. 
В настоящее время решение этой проблемы происходит в основном за счет ужесточения мер контроля качественной стороны продуктов питания. Но. при этом резонно задать вопрос, являющийся основным для сельских товаропроизводителей индустриальных территорий, можно ли вообще получать на техногенно загрязненных территориях экологически безвредную сельскохозяйственную продукцию? 
Если принять во внимание что антропогенное загрязнение, например. Уральского региона достигает критических отметок и более 20 городов отнесены в разряд территорий невозможных для проживания человека [1], то ответ на этот вопрос будет скорее всего отрицательным. С другой стороны, формирование технополисов и размещение с.х. производства без учета экологических условий среды, привело к тому, что в индустриальных районах в настоящее время сосредоточено большое количество сельскохозяйственных предприятий производящих в больших объемах разнообразную растительную и животноводческую продукцию. 
В таких случаях возникает вопрос реализации продукции этих предприятий обеспечивающих основную потребность в продуктах питания индустриальных территорий. 
Очевидно, что ужесточение мер ветеринарно-санитарного контроля за растительным и животным сырьем, совершенствование аналитических методик и оборудования для определения токсичных элементов в продуктах питания, приведет к тому, что значительная часть произведенной продукции будет выбраковываться. В таких случаях возникнут следующие вопросы: где взять "чистую" продукцию и будет ли она "привычна" для аборигенного- населения? Как быстро человек может к ней адаптироваться? Неужели только пресловутые "ножки "Буша" могут решить данную проблему? Но решение обозначенных проблем путем завоза "импортных" продуктов связано с колоссальными материальными затратами. Необходимо, все-таки, исходить из того, что на указанных территориях надо обеспечивать население местными продуктами питания уже привычными для людей но при этом обеспечив их экологическую безвредность. 
Для решения указанных проблем требуется научный поиск, способный дать ответ на возникающие вопросы: 
• какие виды антропогенного воздействия являются доминирующими на каждой конкретной индустриальной территории? 
• какова равномерность распределения техногенных загрязнителей с привязкой к географическим характеристикам ландшафта? 
• в каких концентрациях накапливаются токсиканты в кормовых растениях органах и тканях продуктивных животных в той или иной индустриальной территории? 
• существующий санитарный контроль обеспечивает ли безопасность, прошедшей экспертизу продукции? Учитываются ли при этом приоритетные для данной территории техногенные загрязнители? 
• какое состояние здоровья продуктивных животных и какова их устойчивость к заболеваниям в условиях 
антропогенного прессинга'' Обеспечивает ли иммунная система данных животных надежность специфической профилактики от инфекционных болезней, прежде всего от общих для человека и животных (сибирской язвы, бруцеллеза и пр). охватывающей, согласно инструктивных документов, практически все поголовье? 
Ответив на поставленные вопросы, можно будет разработать рекомендации для ведения аграрного производства на конкретной территории с учетом экономических и экологических факторов. 
В этом направлении Уральским НИВИ проводится мониторинг ряда сельскохозяйственных предприятий Уральского федерального округа по экономическим и эколого-биологическим направлениям. 
При проведении эколого-биологического исследования проведена оценка влияния факторов среды на организм животных, выявлены их биологические особенности, состояние здоровья и устойчивость к заболеваниям (на примере одной нозологической формы), установлено влияние на качество продукции животноводства. 
Условно можно выделить несколько вариантов территорий, различающихся по экологической характеристике: 
 
• территории загрязненные выбросами крупных промышленных предприятий (алюминиевые заводы, металлургические комплексы и пр.): 
• территории с повышенной радиоактивностью техногенного или природного происхождения: 
• территории, испытывающие нагрузку от промышленных предприятий и одновременно находящихся в зоне с повышенной радиоактивностью: 
• геохимические провинции с высоким природным содержанием тяжелых металлов (Zn. Си. Ni) в почве, воде а также аномальными концентрациями в припочвенном воздухе радона-222: 
• территории относительно благополучные в экологическом отношении свободные от промышленных предприятий: 
В каждом варианте указанных территорий проводили отбор хозяйств согласно данным об экологической обстановке районов [1.10] с учетом географической расположенности, однотипности технологии содержания, кормления, породности, продуктивности крупного рогатого скота. 
Всего было обследовано 68 предприятий и 36 тысяч животных. 
Для подтверждения экологической характеристики исследовали в выбранных пунктах питьевую воду растительные корма, снежный покров одного зимнего периода на содержание 10 элементов: Zn. Си. Al. Mn. Cd. Pb. F. 90Sr. 137Cs. 210Pb. 
Эти же вещества определяли в мышечной и костной ткани, печени, почках, лимфатических узлах животных разных возрастных групп, а также молоке. 
Результаты показали, что в организме коров разных территорий содержатся достоверно отличающиеся концентрации указанных элементов Наибольшая концентрация тяжелых металлов и фтора, превышающая существующие ПДК, была выявлена в зонах промышленного загрязнения. Накопление стронция-90 в тканях коров из ферм г. Каменск-Уральского были соответственно в 16 и 18 раз выше, чем у животных другого (Красноуфимского) района Аналогичное количество радионуклидов было выявлено и в растительных кормах. 
Клинико-иммунологическую и онтогенетическую оценку выбранных популяций животных проводили по комплексу показателей: клинических, гематологических (определение форменных элементов крови, относительного и абсолютного количества лимфоцитов (АКЛ). гранулоцитов). иммунологических (определение относительного и абсолютного количества Т- и В-лимфоцитов. циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), фагоцитарной активности нейтрофилов. уровня сывороточных иммуноглобулинов G и М). биохимических (определяли количество общего белка, ли-пидов. холестерина аминокислот) цитогенетических (спонтанный уровень хромосомных аберраций). 
Результаты исследований показали, что у животных из наиболее сложных в экологическом плане территорий в органах и тканях накапливаются значительные количества нескольких видов ксенобиотиков и имеет место депрессия иммунной системы Это выражается увеличением числа ЦИК, угнетением клеточного звена иммунитета, нарушением соотношения Т- и В-лимфоцитов. снижением фагоцитарной активности и поглотительной способности нейтрофилов. лимфоцитопенией Причем, разница в количественных показателях лимфоцитов составляла 40 и более процентов у животных из районов интенсивного промышленного загрязнения. 
Цитогенетические исследования костного мозга крупного рогатого скота (по количеству анафаз с перестройками хромосом) из изучаемых территорий показал, что процент хромосомных аберраций был также достоверно выше у животных из групп с наибольшей техногенной нагрузкой, по сравнению с контролем (соответственно 4.3% против 2.6%). Результаты согласуются с данными генетических исследований выполненных на других видах животных и у людей [2.11]. Установлена положительная корреляция между количеством перестроек хромосом и концентрацией в организме животных тяжелых металлов (Zn. Cd. Pb) и F. 
Одним из тестов, свидетельствующих о нарушениях возникающих в организме животных, может явится устойчивость их к инфекционным заболеваниям. На примере одной нозологической формы -лейкоза было изучено распространение и особенности течения инфекции в выбранных популяционных группах. 
Установлено [4]. что для реализации лейкозогенных потенций вируса нужны, как минимум два условия - наследственная предрасположенность и иммунологическая недостаточность Последняя может быть вызвана, как уже говорилось, экологическими факторами Следовательно, показатель заболеваемости скота лейкозом, даже при одинаковом уровне инфицирования, в зависимости от степени влияния тех или иных экологических факторов, может быть различным, служить "лакмусовой бумажкой" состояния здоровья животных. 
В Свердловской области в 90-х годах была полностью изучена эпизоотическая ситуация по лейкозу крупного рогатого скота. Диагностические исследования выявили неоднородность его распространения а также различную степень напряженности инфекции и уровень заболеваемости в различных районах области от 0.5 до 94%. 
Установлено, что в районах с наиболее сложной обстановкой лейкоз протекал более злокачественно и имел большее распространение. Всего по области в 1991-1993гг зарегистрировано 658 неблагополучных пунктов, что составляло 80% от общего количества имеющихся ферм. 
В Свердловской области была разработана и внедрена научно обоснованная система оздоровительных мероприятий, охватывающая все сельскохозяйственные предприятия [5] В целом она оказалась достаточно эффективной Но. выявилась группа хозяйств (из районов с наибольшим экологическим прессингом) в которых традиционными методами оздоровить фермы не удавалось. Причиной этого являлась гипореактивность животных, которая не позволяла своевременно выявлять вирусоносительство возбудителя лейкоза и сохраняла длительное время источник инфекции в стаде. В целом, длительность освобождения от возбудителя инфекции указанных популяций была в 3-4 раза дольше. 
Таким образом, проведенными исследованиями подтверждено, что экологические условия среды существенно влияют на физиологические и иммунологические показатели организма состояние здоровья животных и устойчивость их к лейкозной патологии и инфекции. 
Естественно, что полученная от таких животных продукция (молоко мясо) имеет низкое качество. Чтобы повысить ее качество, снизить поступление в организм токсичных элементов (прежде всего Zn. Си. Cd. Pb. F. 90Sr) перспективно применение радиопротекторов, энтеросорбентов. БАДов [3]. 
Нами проведены исследования с диатомитами, глауконитами, опоками из уральских месторождений. Скармливание препаратов телятам в течение 2 месяцев уменьшало содержание кадмия в печени в 2-3 раза 90Sr в 1.5-2 раза но при этом снижалось количество жизненно необходимого магния и развивались симптомы беломышечной болезни. 
Концентрация свинца в печени и костях изменялась незначительно. Однако, исследования в этом направлении перспективны и нами активно продолжаются. 
В последнее время внимание фармакологов, практических врачей привлечено к классу природных веществ - полисахаридов, в силу широкого их спектра фармакологических эффектов [6.9]. Установлены их иммуностимулирующее, гипогликемичес-кое антиоксидантное антимикробное, антикоогулянтное. гепа-топротекгивное. противораковое действие. Такие полисахариды как пектины, хитозаны каррагинаны. альгинаты эффективны в качестве энтеросорбентов при интоксикации человека и животных тяжелыми металлами, радионуклидами, токсинами биологической природы. [12.13]. Одними из наиболее перспективных препаратов являются альгинаты натрия и калия. 
Одним из механизмов гастропротективного действия альгината натрия при ульцерации желудка является его энергостабили-зирующий эффект [8] Применение альгината животным повышало резистентность желудочно-кишечного тракта к повреждающему действию пестицидов 2.4-Д на 46-50%. Соответственно, индекс Паулса в группе "2.4-Д + альгинат" превосходил показание чисто пестицидной группы в 24 раза Энергетический резерв в ткани желудка при потреблении альгината сохранялся на более высоком уровне: содержание АТФ и гликогена отличалось от уровня контроля на 11 и 7% (в группе "2.4-Д" - 24 и 24% соответственно). Представленные данные позволяют рекомендовать альгинат натрия в превентивных и лечебных целях в ветеринарии при заболеваниях желудка, в том числе вызываемых токсигенными факторами, в сочетании с базисной терапией. 
Наряду с поиском эффективных энтеросорбентов совершенствуется система иммунологического мониторинга оздоровительных противолейкозных мероприятий, повышения уровня резистентности молодняка, совершенствуются методы коррекции минерального питания продуктивных животных. Решение данных задач позволит производить даже в условиях техногенного загрязнения окружающей среды экологически безопасную продукцию животноводства.