Надежда Лаврова
Экологическая безопасность на промышленном предприятии. Учебно-практическое пособие
Тема 1.3. Составные части биосферы и устойчивость окружающей среды как системы
Все живые организмы, обитающие на нашей планете, образуют особую оболочку – биосферу Земли, постоянно воздействуют на неё в процессе своей жизнедеятельности. Биосфера складывается из экосистем, большинство из которых существует за счёт потребления поступающей из космоса энергии солнечного света, поэтому биосфера Земли относится к открытым системам.
Современная биосфера сформировалась в процессе эволюции. За всю её историю насчитывается существование около 500 млн. видов живых организмов. Ныне живущих известно примерно 2 млн. видов, остальные вымерли, как динозавры, которые царствовали на Земле более 160 млн. лет и прекратили своё существование около 70 млн. лет назад.
Структура биосферы состоит из четырёх основных компонентов.
1. Живое вещество – вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4х1012– 3,6х1012тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы, которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Однако, именно эта часть биосферы является наиболее важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и преобразует неживое вещество Земли.
2. Биогенное вещество – осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
3. Косное вещество – вещество, образующееся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество – вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Таковымии являются почва, ил и т. д.
5. Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы, непрерывно образующиеся из земного вещества под влиянием космических излучений.
6. Вещество космического происхождения (метеориты).
Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп организмов:
– продуцентов (зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу) – они создают первичное органическое вещество;
– консументов (растительноядные и хищные животные) – они потребляют органическое вещество;
– редуцентов (бактерии, грибы и простейшие животные) – они разлагают мертвое органическое вещество до минерального.
Биосфера представляет собой открытую биосистему, которая обменивается веществом и энергией с окружающей средой.
Живые организмы биосферы делятся на автотрофов и гетеротрофов:
– автотрофы – производители органического вещества;
– гетеротрофы – потребители и разрушители органического вещества.
Между процессами создания органического вещества и его преобразованием или разрушением устанавливается относительное равновесие.
Это равновесие является основой для устойчивости биосферы.
Устойчивость – это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться, в случае, если они будут нарушены.
Факторы, определяющие устойчивость биосферы:
– биоразнообразие – видовое разнообразие;
– взаимозаменяемость компонентов биосферы в круговоротах веществ и энергии;
– дублирование звеньев в круговороте веществ и энергии (в биогеохимических циклах);
– жизненная активность живого вещества (скорость размножения и распространения).
От полюсов к экватору биомасса и видовое разнообразие увеличиваются, т. е. увеличивается устойчивость экосистем.
Каждая экосистема – это динамическая структура из сотен и даже тысяч видов продуцентов, консументов и редуцентов, которых связывают пищевые и непищевые взаимоотношения. Одна из причин, позволяющих экосистемам сохранять постоянный видовой состав, заключается в том, что отношения между всеми их компонентами находятся в динамическом равновесии. Равновесие экосистемы в целом – это равновесие входящих в нее популяций.
Важнейшими показателями динамики экосистем являются устойчивость и стабильность.
Устойчивость – это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия и непрерывно поддерживать определенный круговорот веществ, сохранять в основных чертах свою структуру, характер связей между элементами и их функционирование в пределах естественного колебания параметров.
Под стабильностью экосистемы понимают ее способность сохранять свою структуру и функциональные свойства при воздействии на нее внешних факторов. Стабильность и устойчивость экосистемы обеспечивается процессами саморегуляции системы.
Саморегуляция – это свойство экосистемы, заключающееся в том, что все ее разнообразные обитатели существуют совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем.
Системы с высокой стабильностью способны воспринимать значительные воздействия, не изменяя существенно своей структуры, то есть, практически, не выходя за пределы равновесного состояния. Устойчивость и стабильность обеспечивается наличием в экосистеме разного рода обратных связей. В основном, это отрицательные обратные связи, которые направлены на стабилизацию параметров экосистемы, возвращая их значения к какой-то изначально заданной величине.
Немаловажную роль играют и положительные обратные связи, усиливающие благоприятные для системы изменения, например, способствующие росту и выживаемости организмов. Однако, деятельность положительных обратных связей обязательно должна быть ограничена соответствующими отрицательными обратными связями.
Помимо отрицательной обратной связи устойчивость экосистемы может быть обеспечена избыточностью компонентов, т.е. достаточным видовым разнообразием. Для тундры с ее бедным разнообразием характерны проявления низкой устойчивости, такие, как периодические резкие увеличения численности мелких грызунов – леммингов, и низкой стабильности, как в случае повреждения растительного покрова (мох ягель) колесами вездеходов, на восстановление которого потребуется значительное время. В то же время, тропические леса с их богатым видовым разнообразием способны достаточно быстро восстанавливаться.
Естественные экосистемы функционируют в соответствии сзаконом внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, в которых эти изменения происходят.
Самоподдержание – это процесс, в ходе которого экосистема достаточно долго сохраняет свою устойчивость. Оно проявляется в системах, обладающих высоким уровнем сложности, с большим количеством элементов, связи между которыми устойчиво поддерживают круговорот веществ. Способность экосистемы к самоподдержанию и саморегулированию, в результате чего сохраняется ее устойчивость и стабильность, называется гомеостазом или динамическим равновесием системы.
Любая естественная экосистема, сложившаяся исторически, сохраняется в относительно постоянном виде достаточно длительное время. В этом проявляется ее устойчивость. При этом устойчивость обладает некоторой степенью толерантности (выносливости), позволяющей экосистеме самосохраняться при небольших изменениях, происходящих в окружающей среде и самой экосистеме. По устойчивости экосистемы делятся на два типа: резистентные, то есть способные сохраняться в устойчивом состоянии под нагрузкой, и упругие, способные быстро восстанавливаться, если по каким-то причинам были нарушены.
Функциональное разнообразие компонентов экосистемы, то есть ее сложность, обеспечивает ее устойчивость и стабильность.
Для устойчивого существования биосферы необходимы сбалансированные отношения между различными биогеоценозами, обеспечивающими разнообразное потребление и возврат минеральных ресурсов в абиотическую среду. В случае выпадения из системы каких-либо природных сообществ или замены их качественно иными (например, в наше время – агроценозами), динамическое равновесие в биосфере может нарушиться.
Антропогенное воздействие также влияет на устойчивость экосистем и биосферы в целом. По вине человека многие биогеоценозы и водные экосистемы сейчас теряют устойчивость, так как его длительность приобрела разрушающий, деградирующий природу характер. Следует надеяться, что, опираясь на свой разум, знание законов природы, человек сможет поддержать устойчивость биосферы как глобальной экосистемы.
Современная биосфера представляет собой сложную систему, которая включает всю живую и неживую (среду обитания) природу – часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, взаимосвязанные биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии.
Стабильность биосферы основана на большом разнообразии живых организмов, которые выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, во взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров.
Комплексное отрицательное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее прироста самого человечества, которое привело к масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы.
Тема 1.4 Политика экологической безопасности: всесторонний учет экологических рисков, уменьшение последствий и компенсация ущерба
1.4.1 Государственная политика в области управления природопользованием
Экологическая доктрина Российской федерации разработана Минприроды России с участием органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, общественных экологических организаций, деловых и научных кругов.
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 31.08.2002 №1225-р одобрена «Экологическая доктрина Российской Федерации».
Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.
Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
Россия играет ключевую роль в поддержании глобальных функций биосферы, так как на ее обширных территориях, занятых различными природными экосистемами, представлена значительная часть биоразнообразия Земли. Масштабы природно-ресурсного, интеллектуального и экономического потенциала Российской Федерации обусловливают важную роль России в решении глобальных и региональных экологических проблем.
К числу основных факторов деградации природной среды на мировом уровне относятся:
– рост потребления природных ресурсов при сокращении их запасов;
– увеличение численности населения планеты при сокращении территорий, пригодных для проживания людей;
– деградация основных компонентов биосферы, включая сокращение биологического разнообразия, связанное с этим снижение способности природы к саморегуляции и, как следствие, невозможность существования человеческой цивилизации;
– возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;
– возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф;
– недостаточный для перехода к устойчивому развитию человеческой цивилизации уровень координации действий мирового сообщества в области решения экологических проблем и регулирования процессов глобализации;
– продолжающиеся военные конфликты и террористическая деятельность.
К числу основных факторов деградации природной среды Российской Федерации относятся:
– преобладание ресурсодобывающих и ресурсоемких секторов в структуре экономики, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов и деградации природной среды;
– низкая эффективность механизмов природопользования и охраны окружающей среды, включая отсутствие рентных платежей за пользование природными ресурсами;
– резкое ослабление управленческих, и, прежде всего контрольных, функций государства в области природопользования и охраны окружающей среды;
– высокая доля теневой экономики в использовании природных ресурсов;
– низкий технологический и организационный уровень экономики, высокая степень изношенности основных фондов;
– последствия экономического кризиса и невысокий уровень жизни населения;
– низкий уровень экологического сознания и экологической культуры населения страны.
Эти факторы должны учитываться при проведении в Российской Федерации единой государственной политики в области экологии.
В статье «Общие положения» экологической доктрины Российской Федерации определяются цели, направления, задачи и принципы проведения в Российской Федерации единой государственной политики в области экологии на долгосрочный период.
Сохранение природы и улучшение окружающей среды являются приоритетными направлениями деятельности государства и общества. Природная среда должна быть включена в систему социально-экономических отношений как ценнейший компонент национального достояния. Формирование и реализация стратегии социально-экономического развития страны и государственная политика в области экологии должны быть взаимоувязаны, поскольку здоровье, социальное и экологическое благополучие населения находятся в неразрывном единстве.
Экологическая доктрина базируется на Конституции Российской Федерации, федеральных законах и иных нормативных правовых актах Российской Федерации, международных договорах Российской Федерации в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, а также на:
– фундаментальных научных знаниях в области экологии и смежных наук;
– оценке современного состояния природной среды и ее воздействия на качество жизни населения Российской Федерации;
– признании важного значения природных систем Российской Федерации для глобальных биосферных процессов;
– учёте глобальных и региональных особенностей взаимодействия человека и природы.
Экологическая доктрина учитывает также рекомендации Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.) и последующих международных форумов по вопросам окружающей среды и обеспечения устойчивого развития.
Стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны.
Для этого необходимо:
– сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества;
– обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам ныне живущих и будущих поколений людей;
– обеспечение благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения.
Государственная политика в области экологии базируется на следующих основных принципах:
– устойчивое развитие, предусматривающее равное внимание к его экономической, социальной и экологической составляющим, и признание невозможности развития человеческого общества при деградации природы;
– приоритетность для общества жизнеобеспечивающих функций биосферы по отношению к прямому использованию ее ресурсов;
– справедливое распределение доходов от использования природных ресурсов и доступа к ним;
– предотвращение негативных экологических последствий в результате хозяйственной деятельности, учет отдаленных экологических последствий;
– отказ от хозяйственных и иных проектов, связанных с воздействием на природные системы, если их последствия непредсказуемы для окружающей среды;
– природопользование на платной основе и возмещение населению и окружающей среде ущерба, наносимого в результате нарушения законодательства об охране окружающей среды;
– открытость экологической информации;
– участие гражданского общества, органов самоуправления и деловых кругов в подготовке, обсуждении, принятии и реализации решений в области охраны окружающей среды и рационального природопользования.
Основными направлениями государственной политики в области экологии являются:
– обеспечение устойчивого природопользования;
– снижение загрязнения окружающей среды и ресурсосбережение;
– сохранение и восстановление природной среды.
Обеспечение устойчивого природопользования: основными задачами в указанной сфере являются неистощительное использование возобновляемых и рациональное использование невозобновляемых природных ресурсов.
Для этого необходимо:
– внедрение комплексного природопользования, его ориентация на цели устойчивого развития Российской Федерации, включая экологически обоснованные методы использования земельных, водных, лесных, минеральных и других ресурсов;
– сокращение в структуре национальной экономики доли предприятий, эксплуатирующих природные ресурсы; развитие наукоемких природосберегающих высокотехнологичных производств;
– сохранение разнообразия используемых биологических ресурсов, их внутренней структуры и способности к саморегуляции и самовоспроизводству;
– максимально полное использование извлеченных полезных ископаемых и добытых биологических ресурсов, минимизация отходов при их добыче и переработке;
– минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых; рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых;
– внедрение систем обустройства сельскохозяйственных земель и ведения сельского хозяйства, адаптированных к природным ландшафтам, развитие экологически чистых сельскохозяйственных технологий, сохранение и восстановление естественного плодородия почв на землях сельскохозяйственного назначения;
– поддержание традиционной экологически сбалансированной хозяйственной деятельности;
– предотвращение и пресечение всех видов нелегального использования природных ресурсов, в том числе браконьерства, и их незаконного оборота.
Снижение загрязнения окружающей среды и ресурсосбережение: основной задачей в указанных сферах является снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и отходами, а также удельной энерго- и ресурсоемкости продукции и услуг.
Для этого необходимо:
– внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий во всех сферах хозяйственной деятельности;
– технологическое перевооружение и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием;
– оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием;
– обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями;
– сокращение удельного водопотребления в производстве и жилищно-коммунальном хозяйстве;
– поддержка экологически эффективного производства энергии, включая использование возобновляемых источников и вторичного сырья;
– развитие систем использования вторичных ресурсов, в том числе переработки отходов;
– снижение потерь энергии и сырья при транспортировке, в том числе за счет экологически обоснованной децентрализации производства энергии, оптимизации системы энергоснабжения мелких потребителей;
– модернизация и развитие экологически безопасных видов транспорта, транспортных коммуникаций и топлива, в том числе неуглеродного;
– переход к экологически безопасному общественному транспорту – основному виду передвижения в крупных городах;
– развитие экологически безопасных технологий реконструкции жилищно-коммунального комплекса и строительства нового жилья;
– поддержка производства товаров, рассчитанных на максимально длительное использование.
Сохранение и восстановление природной среды: основными задачами в указанной сфере являются сохранение и восстановление ландшафтного и биологического разнообразия, достаточного для поддержания способности природных систем к саморегуляции и компенсации последствий антропогенной деятельности.
Для этого необходимо:
– сохранение и восстановление оптимального для устойчивого развития страны и отдельных регионов комплекса наземных, пресноводных и морских природных систем;
– сохранение и восстановление редких и исчезающих видов живых организмов в естественной среде их обитания, в неволе и генетических банках;
– создание и развитие особо охраняемых природных территорий разного уровня и режима, формирование на их основе, а также на основе других территорий с преобладанием естественных процессов природно-заповедного фонда России в качестве неотъемлемого компонента развития регионов и страны в целом, сохранение уникальных природных комплексов;
– сохранение и восстановление целостности природных систем, в том числе предотвращение их фрагментации в процессе хозяйственной деятельности при создании гидротехнических сооружений, автомобильных и железных дорог, газо- и нефтепроводов, линий электропередачи и других линейных сооружений;
– сохранение и восстановление природного биологического разнообразия и ландшафтов на хозяйственно освоенных и урбанизированных территориях.
