Природопользование

Хозяйственно ценная продукция растительности. Индустриализация сельского хозяйства, развитие агротехники, селекция, генетическое совершенствование и тому подобное влияют на первичную продуктивность растительного мира. При оценке отдельных сторон ресурсов растений следует обратить внимание на их очистительную способность, на особенности фитоцинозов - сообществ растений, образующих собственную внутреннюю среду (фитоклимат, своеобразный обмен веществ и т.п.), а также на продуценты, приносящие вред сельскому хозяйству (например, сорняки).

Ресурсы консументов. Все животные (в том числе часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения),   питающиеся   органическими   веществами (гетеротрофы), составляют главное звено в функционировании биосферы. Если в процессе их воздействия большая роль принадлежит генетическому материалу и процесс этот непрерывен, то при его нарушении может произойти потеря вида и этот процесс практически невосстановим. За последние годы ряд жосистем на Земле погибли и в этом виновато человечество.

Биомасса консументов. Общая биомасса животных на Земле 2 х 109 т, из которых половина обитает в гидросфере.

Генетико-видовой состав консументов. Животный мир Земли крайне многообразен и если число видов продуцентов составляет около 350 х 103, то консументов -4,5 х 106. Роль консументов в регулировании биоценозов и, в том числе для обеспечения ресурсов жизнедеятельности людей, значительна. Практически часть ресурсов консументов непосредственно используют в народном хозяйстве (животноводство, рыбоводство, охота).

Вторичная биологическая продуктивность. В общем объеме биомассы постоянно происходит частичное ее обновление, что называется вторичной продуктивностью. Следовательно, это понятие связано с производимой всеми консументами биомассы, энергии и биогенных летучих веществ на единицу площади в единицу времени, что характеризует продуктивность всех консументов.

Хозяйственная производительность консументов. Доля общей вторичной продуктивности биомассы, производимая за счет комплексной эксплуатации в народном       хозяйстве       консументов,       плановообеспечивающая    потребность    людей    продуктами питания, шерстью и др.

Ресурсы редуцентов. В цепи продуценты-консументы последнее место занимают деструкторы, превращающие органические остатки в неорганические вещества. Это организмы, главным образом, бактерии и грибы, благодаря жизнедеятельности которых протекает распад -минерализация органических соединений до углекислоты, воды и солей.

Биомасса редуцентов - 1,2 хЮ1 т. Они принимают активное участие в почвообразовании, редуцировании отмерших организмов, в хозяйственной деятельности. Виды редуцентов, участвующие в минерализации органики, достаточно многообразны (около 75000 видов).

Физико-химическая активность редуцентов зависит от ряда факторов, в том числе от влажности, поступления кислорода, температуры и других. На основе отбора выделены редуценты, принимающие участие в! технически реализованных процессах водоочистки, биоабсорберах и т.д..

Редуценты вызывают заболевания, что является одной из опасных для человека сторон их жизнедеятельности. Адаптация редуцентов к фармацевтическим материалам усложняет борьбу с ними.

Климатические ресурсы. Климат - многолетний режим погоды, определяемый географической широтой местности, высотой над уровнем моря, удаленностью от океана, рельефом суши и другими факторами. В отличие от погоды, климат обладает устойчивостью и постоянством. От климатических условий существенно зависит жизнь всех организмов на земле  Рекреационные ресурсы. Отдых на лоне природы, турпоездки, посещение парков, архитектурных и исторических памятников восстанавливают здоровье и трудоспособность людей, увеличивают продолжительность жизни.

Ресурсы пространства и времени. Загрязнение Земли отходами техногенной деятельности людей - одна из сторон возникающего дефицита в пространстве Земли. Рост численности населения, возникновение новых юродов, поселков, сельскохозяйственных угодий также сокращают пространственные ресурсы, обеспечивающие ею существование.

Прогресс человечества во времени впечатляющий. Па фоне этого прогресса обострение экологических проблем оставляет все меньше времени для их решения.

1.2. Классификация природных ресурсов  по признаку исчерпаемости

Возможности удовлетворения социально-биологических требований человечества далеко не безграничны. И в то же время, говоря об устойчивом развитии общества, люди строят будущее именно на вовлекаемых в трудовую деятельность природных ресурсах. Как совместить растущие потребности человечества с уменьшающимися запасами природных ресурсов и не ущемить потребности будущих поколений?

Чтобы понять, какие природные ресурсы составляют основу создания материальных и культурных потребностей, проведем их классификацию: неисчерпаемые и исчерпаемые (рис.1).

Несмотря на то, что процесс возобновления природных ресурсов - основа круговорота веществ в природе, основа нсех биопроцессов, они отнесены к классу исчерпаемых.

Энергия солнца		Возобновимые
Энергия ветра		Чистый воздух
Энергия приливов и отливов		Пресная вода
Космическая		Плодородная почва
Гравитационная		Биосистемы

Рис. 1. Классификация       природных по признаку исчерпаемости

 

 

этим кроется пагубная сторона антропогенной деятельности, масштабы которой превышают возможности самовосполнения Природы, что приводит к исчерпанию природных ресурсов.

Главным неисчерпаемым ресурсом Земли считается солнечная энергия. Благодаря ей на Земле протекают биологические процессы (фотосинтез) и другие природные явления, поддерживается благоприятная для живых организмов температура (табл. 1.1).

Потоки энергии у земной поверхности
Энергетические потоки	Мощность, ТВт
Солнечная радиация: поглощение атмосферой и земной поверхностью расход на испарение в атмосферу	100000 40000
Ветровая энергия	2000
)нергия океанских волн	1000
Энергия рек	3
1 сотермальная энергия	30
Энергия океанских приливов	1
Современное энергопотребление человека	10

Несмотря на значительность энергопотока от Солнца, оцениваемого в классификации как неисчерпаемый источник, следует отметить особенность его использования. Уже упоминалось о предельно возможной нагрузке  биосферы,  обеспечивающей  ее  стабильное существование (правило одного процента), а также то, что верхний предел этой нагрузки - 10 %. Отсюда следует, что есть предел сокращения природной (естественной) биоты, превышение которого может привести к катастрофе.

В случаях перехода за допустимый предел изменений биосферы нарушается возможность ее самосохранения. Это ограничивает возможную долю использования людьми солнечной энергии для проведения хозяйственных мероприятий.

Исчерпаемые ресурсы - ресурсы, доля которых с воздействием на них людей, неуклонно снижается. Их изымают из природной среды и преобразуют или в энергопотоки, или в материально измененные продукты антропогенной деятельности. Использование этих ресурсов в социально-экономической среде в виде сырья для производства или как продуктов жизнедеятельности делает их соцприродными. Разделение исчерпаемых ресурсов на возобновимые и невозобновимые связано с тем, что во взаимоотношениях людей с Природой происходит общее падение природно-ресурсного потенциала, в том числе и снижение энергетической эффективности природопользования. С развитием производств на единицу производимой продукции увеличивается расход энергии и растут энергозатраты на каждого проживающего на Земле человека. Вряд ли стоит доказывать, что природные запасы со временем станут более труднодоступными, а также то, что технология и техника конца XX века требуют новых решений с повышением КПД использования этой энергии. Многое в этом прогрессе зависит от уровня интеллекта (в том числе технического) молодых инженеров, от разумного восприятия ими проблем природопользования и активного   их   участия   в   научном   преобразовании действующих технических решений.

В процессе возобновления активное начало принадлежит биосфере. Это касается очищения воздуха и воды от вредных веществ, сбрасываемых в атмосферу и гидросферу в процессе антропогенной деятельности. Сегодня удовлетворение потребности людей в пресной воде превращается в проблему, вследствие нарастающего загрязнения водоемов. Примером может служить загрязнение водоемов соединениями фосфора и азота, что является причиной эвтрофикации (цветения), когда в водоеме развивается гипертрофированная продуктивность биогенных сообществ.

Выбросы диоксида углерода и оксидов азота энергетическими комплексами при сжигании топлива, а также метана при добыче нефти и газа приводят к росту их концентрации в атмосфере. Прогнозируемый "парниковый эффект", следствием которого будет повышение температуры в биосфере, грозит многими бедствиями человечеству.

Разрушение газовыми выбросами озонового слоя -процесс, происходящий со второй половины XX в.

Основой жизни на Земле являются биосистемы, которые в последние годы претерпевают сильное антропогенное воздействие - использование минеральных удобрений, мелиорация, ошибки земледелия и другие оказывают сильное влияние на гумус – органическое вещество почвы. Наблюдается резкое снижение количества гумуса в черноземной полосе России, до 50 %. Потеря гумуса - это истощение почв вплоть до опустынивания.

Большая роль в ускорении возобновляемых процессов принадлежит науке. Так, орошение позволяет сделать высокоплодородными земли в засушливых районах. Но это связано с большими энергозатратами и, в ряде случаев, приводит к нарушению экологического равновесия. В начале XX в. площадь орошаемых земель составляла 40 млн. га, в середине века она достигла 94 млн. га, а в 80-х годах - 250 млн. га. В последнее десятилетие рост орошаемых площадей замедлился, что объясняется отрицательными последствиями мелиорации.

Нельзя не сказать о "зеленых революциях", изменивших на научных основах биопроцессы при выращивании сельскохозяйственных культур. Первая произошла в 60 - 70-х годах XX в. благодаря научным исследованиям мексиканского селекционера Нормана Берлоуга. Им был выведен сорт пшеницы "Мексикале", урожайность которого в три раза превышала урожайность известных сортов. Вслед за этим были получены высокопроизводительные сорта кукурузы, сои, хлопка, риса и других культур. К сожалению, состояние почвы при этом значительно ухудшилось из-за разрушения гумуса и эрозионных потерь, что особенно сильно проявилось к 80-м годам.

Середина 80-х годов знаменуется второй "зеленой революцией", основа которой - новые экологичные технологии: переход на селекцию растений, дающих не рекордный, но достаточно высокий урожай при малых дозах удобрений, без поливов и стойких к вредителям, болезням и сорнякам. Это не моносорта, а сорта, селекционированные на основе местных популяций. Разработаны новые приемы севооборота, смешанных посевов и др. Все это привело к снижению вложения жергии, применения пестицидов и уменьшению эрозии почв.

В сельском хозяйстве Российской Федерации есть шмчительные резервы снижения энергозатрат при производстве зерновых культур. Приняв за единицу энергозатраты на производство 1 т зерна в Великобритании, сегодня имеем затраты в США, равные 2, в ФРГ - 2.5, а в России - 9.

Невозобновимые ресурсы - минеральные ресурсы, которые в процессе социальной деятельности человечества непрерывно подвергаются истощению (рудные ресурсы, ископаемое топливо, минеральное сырье). Создание техники и технологий, обеспечивающих рациональный подход к использованию этих ресурсов, - задача XXI в.

2. ОСНОВНЫЕ ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ

2.1. Минеральные ресурсы

В современной промышленности используют около 200 видов минерального сырья. Образование минерального сырья в земной коре - естественный процесс, протекающий непрерывно. Наиболее интенсивные процессы рудообразования приурочены к основным этапам развития суши: докембрий, нижний и верхний палеозой, мезозойская и кайнозойская эры. Термин «рудообразование» предполагает весь комплекс формирования полезных ископаемых, как рудных, так и нерудных.

Период докембрия характеризуется наличием железистых кварцитов с практически неограниченными щпасами железных руд.  В докембрийских структурах встречаются крупные месторождения золота, титано-магнетитовых, марганцевых, хромитовых руд, урана. В докембрийскую эпоху возникли уникальные месторождения урановых и золотоносных пород в Южной Африке (ЮАР), месторождения меди, кобальта, хрома, платины в Заире и Зимбабве.

К эре нижнего палеозоя относятся месторождения графита в Южной Корее, фосфоритов - в Китае, нефти -в Северной Америке и Африке, каменной соли в США и Канаде.

В период верхнего палеозоя образовалась большая часть мировых запасов каменных углей, нефти, калийных удобрений, вольфрама, ртути, свинца и т.д.

В мезозойскую эру сформировались нефтеносные поля Западной Сибири и Среднего Востока, месторождения молибдена и сурьмы в Китае и Восточной Сибири, алмазов в Якутии.

На территории всех материков широко представлены полезные ископаемые кайнозойского возраста. К ним относятся значительная часть запасов бокситов, никеля, кобальта, марганца, серы, серебра, алмазов и пр. Наиболее крупные кайнозойские месторождения нефти находятся в Калифорнии и Каспийском море, Месопотамской и Примексиканской низменностях. Месторождения полезных ископаемых образуются под влиянием различных факторов, обеспечивающих перенос и концентрацию минералов в рудах. В табл. 2.1 показаны концентрирующие агенты, способствующие образованию руд металлов.

Магма представляет собой расплав, содержащий большое количество компонентов, кристаллизующийся в   интервале  температур.   При  остывании   магмы, Таблица 2.1