Природопользование

Природопользование — молодая наука, но древнейшая отрасль человеческого знания. Основы рационального взаимодействия с биосферой закладывались еще в античный период. Марк Порций Катон (234-149 гг. до н. э.) в книге «Земледелие» привел классификацию пахотных почв Древнего Рима и рассмотрел возможности улучшения их состояния (путем внесения органических удобрений и посева бобовых культур). Были предприняты также попытки улучшить прилегающий к городам ландшафт с помощью складирования различных отходов. Например, в Древнем Риме твердыми отбросами укрепляли берега Тибра (с утрамбовкой мусора). В результате здесь появился холм Коллина-ди-Теста (Холм глиняных горшков), который порос в настоящее время деревьями и кустарниками. Первые письменные законодательные акты по охране биосферы (в современном понимании) в России датируются Х-ХП вв. Так, уже в «Русской Правде» Ярослава Мудрого ограничивалась добыча зверей и птиц.

Длительный период эксплуатации человеком ресурсов биосферы и их разнообразие, причастность к природопользованию многих наук привели к накоплению большого количества информации в области природопользования и формированию системы различных законов, принципов, правил. Поэтому, несмотря на относительную «молодость» природопользования как науки, ее междисциплинарность позволила в сравнительно короткие сроки сформировать свой понятийный аппарат и постулаты, которые обобщают наиболее важные сведения и причинно-следственные связи, установленные различными науками в применение к задачам природопользования и взаимодействия человека с биосферой. Эти законы группируются авторами по-разному. От нескольких законов экологии Б. Коммонера (все связано со всем; все должно куда-то деваться; природа «знает» лучше; ничто не дается даром) до законов всеобщей экологии Ю.Н. Куражковского [29] и масштабных обобщений Н.Ф. Реймерса [39]. Большинство специалистов выделяют 10-15 законов, позволяющих сформулировать основные особенности природопользования. С учетом наших дополнений и уточнений формулировок их можно разделить на три группы:

— фундаментальные законы биосферы, лимитирующие природопользование;

— процессы и причинно-следственные связи в природе, проявляющиеся под воздействием антропогенеза;

— основные задачи и тенденции развития современного этапа природопользования в направлении коэволюции и перехода к ноосфере.

Первая группа характеризует фундаментальные законы биосферы (для условий Земли постоянные), а две других имеют исторический характер. Эти законы проявляются во взаимодействии общества с природой, поэтому они временны и зависят от этапа развития человечества.

Фундаментальным законом, имеющим непосредственное отношение к природопользованию, являетсязакон внутреннего динамического равновесия— вещество, энергия, информация и динамические качества природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные изменения, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии.

По мнению Н.Ф. Реймерса, этот закон один из ключевых в природопользовании. Поскольку до тех пор, пока производимые изменения не очень велики, каждая система в соответствии с принципом Ле-Шателье стремится измениться таким образом, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воздействия и таким образом восстановить исходное состояние (фактор саморегуляции и самоорганизации). Но как только производимые перемены достигают существенных масштабов, они становятся необратимыми и передаются на другие иерархические уровни, сопряженные системы и биосферу в целом.

Другим важным следствием этого закона является тот факт, что взаимодействие вещественно-энергетических, экологических компонентов (энергии, газов, организмов, субстратов) не линейно, т. е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом). Следствием этого закона является правило интегрального ресурса. В соответствии с ним конкурирующие в сфере использования определенных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу и тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемый объект (например, водные ресурсы — гидроэнергетика, речной транспорт, рыболовство, орошаемое земледелие, коммунальное хозяйство).

Одним из фундаментальных законов, устанавливающих направление и движущие силы эволюции биосферы как материальной основы природопользования, является закон биогенной миграции атомов,сформулированный и названный А.И. Перельманом геохимическим законом В.И. Вернадского. Согласно этому закону миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (Ог, СОг, Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории. Этот закон устанавливает ведущую и регулирующую роль живого вещества в эволюции Земли и формировании ответных реакций на антропогенное воздействие.

Логическим продолжением является следующий закон В.И. Вернадского — все живое вещество Земли физико-химически едино.Этот закон имеет важное следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних существ вредно и для других. Поэтому любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов, не могут не оказывать вредного влияния на другие организмы. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов и разнокачественности особей. По Н.Ф. Реймерсу, менее очевидно, но вполне возможно следующее следствие, заключающееся в том, что внутри глобального живого вещества имеется сложная взаимосвязь, — в данный геологический период существует как бы единая «сеть жизни». Разрывы этой «сети» создают в ней нечто подобное дырам и снижают устойчивость системы в целом.

Возможным следствием вышеописанного закона является закон ускорения эволюции— скорость формообразования с ходом геологической истории увеличивается, а средняя продолжительность существования видов снижается. Если принять во внимание закон усложнения организации организмов и природных систем(К.Ф. Рулье) в процессе исторического развития, получается, что высокоорганизованные и более специализированные формы существуют меньшее время, чем низкоорганизованные. Но буферные свойства биологических и биокосных систем тем выше, чем эти системы сложнее. Таким образом, в процессе развития, дифференциации и отмирания экосистем происходит усложнение и ускорение заполнения пробелов в «сети жизни», что повышает устойчивость биосферы в целом.

Очевидно, что в условиях постепенной специализации и усложнения экосистем усиливается и проявление закона экологической корреляции. ПоН.Ф. Реймерсу, в экосистеме, как и в любом другом природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в нее виды живого вещества и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одной части системы неминуемо ведет к изменению или выпадению всех тесно связанных с ней других частей и функциональному изменению всего целого в соответствии с законом внутреннего динамического равновесия.

Согласно экологическому закону минимумаЮ. Либиха при совокупном воздействии нескольких факторов решающее влияние на биологические процессы оказывает тот из них, который находится в минимуме. Таким образом, выносливость организма (экосистемы) определяется или лимитируется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, дальнейшее снижение потенциала которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Роль таких факторов могут выполнять температура, свет, вода, содержание химических элементов и т.д. В системах с неустойчивым состоянием, когда поступление в них различных веществ и энергии меняется незакономерно, лимитирующими попеременно или одновременно могут становиться различные факторы.

Этот закон уточняется законом толерантностиВ. Шелфорда, в соответствии с которым лимитирующим фактором процветания организма (или экосистемы) может стать как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору (иначе говоря, много плохо и мало плохо, все хорошо в меру). Например, при определенном количестве осадков максимальной биологической продуктивности можно добиться только в соответствующем интервале температур, и наоборот.

Одним из ведущих законов, проявившихся в процессе эксплуатации человеком природных ресурсов, является закон ограниченности (исчерпаемо-сти) природных ресурсов,который основан на том, что Земля как планета представляет ограниченное целое и на ней не могут существовать бесконечные части.

Частным проявлением и близким по смыслу к предыдущему является закон убывающего естественного плодородия,который устанавливает, что вследствие постоянного изъятия с урожаем полезных компонентов и длительного выращивания монокультур происходит нарушение процессов почвообразования, накопление токсичных веществ и снижение плодородия угодий.

Согласно закону необратимости взаимодействия «человек— биосфера»,сформулированному П. Дансеро, даже часть возобновимых природных ресурсов (животных, растений) может стать исчерпаемой, невозобновляе-мой, если человек в результате нерационального природопользования сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство. В результате разрушительной деятельности человека за последние 400 лет с лица Земли исчезло более 160 видов только млекопитающих и птиц. Этот процесс привел к установлению Н.Ф. Реймерсом закона эволюцнонно-экологической необратимости— экосистема, потерявшая часть элементов или сменившаяся другой, в результате дисбаланса компонентов не может вернуться к своему первоначальному состоянию и к ней нужно подходить как к новому индивидуальному природному образованию.

Закон падения ресурсного потенциала— в рамках одной общественно-экономической формации (способа производства) и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их извлечение и транспортировку.

Законом, дополняющим данную формулировку, является закон снижения энергетической эффективности,в котором отражается факт увеличения затрат на получение единицы продукции с течением времени и исчерпанием природных ресурсов. Его ярким проявлением являются современные проблемы с обеспечением мировой экономики нефтью. Несмотря на то, что как 10, 20, 30 и более лет назад обеспеченность нефтью оценивалась в 30-50 лет, цены на нее растут ввиду исчерпания легкодоступных залежей и введения в эксплуатацию месторождений с высокой стоимостью извлечения или доставки. Поэтому энергетическая эффективность нефтедобычи постоянно падает. Если в начале прошлого века, затратив условно 1 баррель нефти, можно было добыть 100 баррелей, то к концу 30-х гг. это соотношение снизилось до 1 : 80, в 60-х — 1 : 40, в настоящее время — 1 : 20, а в ближайшем будущем ожидается 1:5.

Закон соответствия между уровнем развития производственных сил и природно-ресурсным потенциаломустанавливает, что развитие производственных сил происходит относительно постоянно до момента истощения природно-ресурсного потенциала,, который характеризуется как социально-экономический или экологический кризис. Кризис разрешается через революционное изменение производственных сил (промышленная, аграрная, научно-техническая революция). В частности, формирующийся вследствие удорожания нефти энергетический кризис может быть разрешен введением новых источников энергии— водородная энергетика, термоядерная и др., что приведет к новой научно-технической революции.

Последние законы проявляют действие другого — закона о неизбежном увеличении наукоемкое™ общественного развития,что делает опережающее развитие науки одним из основных факторов устойчивого развития человечества.

Закон совокупности действия природных факторов(или закон физиологических взаимодействий) — величина урожая зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего фактора, но от всей совокупности экологических факторов одновременно. Влияние каждого фактора различно и может быть подсчитано.

Закон предельной урожайности(правило территориального экологического равновесия), описанный К. Праттом, устанавливает, что повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению, по мере того как необоснованно растет количество вносимых удобрений.

Следующий законподчеркивает, что климатические зоны — это не только природные зоны, но и зоны природопользования, включающего в себя и хозяйственную деятельность, и здравоохранение. Каждому типу климата соответствует определенный связанный с ним комплекс общих особенностей развития природных процессов и систем. Поэтому устойчивость и продуктивность экосистем определяется соответствием их видового состава условиям жизни и степенью развитости этих систем.Это особенно ярко проявляется в сельском хозяйстве. Например, на Северном Кавказе по степени уменьшения устойчивости хозяйственного использования и усиления преобразования природных ландшафтов (проявляющегося в изменении рельефа, гидрологического режима, химизма почвенных растворов, содержаний и соотношений химических элементов в почвах) применяемые агротех-нологии образуют следующий ряд: Пастбищные луговостепные < Богарные однолетние < Орошаемые однолетние < Пастбищные на полупустынях < Виноградные < Садовые < Чайные < Рисовые. Как видим, наиболее «капризными» и особенно значительно трансформирующими ландшафты региона являются интродуцированные или выращиваемые на краю ареала сельскохозяйственные культуры (рис и чай), требующие повышенного внимания и затрат со стороны человека.

Вообще в практике природопользования очень важно знать и предвидеть результаты интеграции различных природных ландшафтообразующих факторов: климата, геологии, геоморфологии, гидрологии, почвообразования, растительного покрова, ветровой эрозии и их взаимодействие с различными видами природопльзования. В связи с этим целесообразно привести несколько законов развития эколого-геохимических изменений в ландшафтах под влиянием антропогенной деятельности[2]:

1. Изменения, происшедшие в определенной  части (ярусе) ландшафта, скажутся во всех частях этого ландшафта за счет связей между ними. Поэтому нельзя техногенным путем произвести изменения только в одной части ландшафта. Причем, как подчеркивал Ю.Н. Куражковский, соотношение воздействия различных факторов можно изобразить в виде пирамиды, в основании которой лежит климат, выше — геология, гидрология, почвы, растительность и животный мир. Изменение каждой ступени этой пирамиды (ландшафтообразующего фактора) коренным образом меняет состояние вышележащих ступеней и лишь частично сказывается на нижележащих.