Защита биосферы от техногенного воздействия на её жизненные (биогенные) функции

 

К жизненным (биогенным) функциям биосферы мы относим комплекс природных реакций, вызываемых взаимодействием живого вещества с другими компонентами природной среды, в результате чего возникает и существует жизнь на Земле, ее самоорганизация, саморазвитие и саморегулирование. Важнейшими процессами функционирования биосферы являются разрушение и новообразование биогенного и биокосного вещества, биогенная миграция, обмен веществ, биогеохимические циклы (круговорот) элементов, фотосинтез и т. д., связанные с геохимической деятельностью организмов! Благодаря этому взаимодействию одни компоненты биосферы разрушаются, другие создаются, осуществляется обмен и круговорот веществ (химических элементов и их соединений), происходит мобилизация органических и неорганических веществ и энергии для новых процессов функционирования биосферы, поддерживается экологическое и биохимическое равновесие в форме геохимического постоянства состава атмосферы, педосферы, образования минеральных и биогенных продуктов и т. д.
Из сказанного видно, что под воздействием хозяйственной деятельности человека современная биосфера характеризуется крупными биологическими и биогеохимическими изменениями в естественных ландшафтах и экосистемах, почвенном покрове, растительном и животном мире, составе биогеоценозов, в структуре и эффективности пищевых (трофических) цепей, в эффективности фотосинтеза, ассимиляции и др. Главными факторами и причинами этих изменений являются расширение урбанизированных и сельскохозяйственных систем за счет сокращения естественных ландшафтов, увеличение энергетического влияния на природную среду, использование флоры и фауны суши и водоемов и питательных веществ, загрязненных токсичными веществами и др. В отдельных регионах это вызывает кризисное состояние биосферы, выражающееся в резком снижении биотических ресурсов, катастрофическом сокращении и исчезновении многих видов организмов, возникновении геоэкологических ситуаций, опасных для жизни людей. В ряде случаев загрязнение биосферы сопровождается большими экономическими потерями и нарушением естественного равновесия, ее динамики, саморазвития, выполнения биохимических и экологических функций.
Борьба с этими явлениями — актуальнейшая и важнейшая социальная и научно-техническая проблема во всем мире, которая требует огромных материальных затрат и мобилизации научных знаний.
Для решения этих вопросов необходимо, во-первых, больше знать о закономерностях развития и потенциальных возможностях продуктивности биосферы; во-вторых, научиться рационально использовать ее ресурсы и умело создавать гармоничную с интересами общества «вторую природу», отвечающую идеям ноосферы. Человек должен глубже изучить законы ее развития, связать их с многогранной технической деятельностью, понимать тенденции изменений, происходящих в окружающей среде, и оптимально обосновывать возможные и необходимые мероприятия по охране природы и воспроизводству природных ресурсов. Совершенно ясно, что дальнейшее взаимодействие общества с природой будет определяться социальными, экономическими и научно-техническими факторами, широким использованием моделирования, прогнозирования, разработкой точных количественных и качественных критериев.
Рост населения и расширение индустриально-урбанизированных узлов и центров будут сопровождаться сокращением площадей естественных ландшафтов, что в свою очередь будет влиять на генерацию в биосфере кислорода, углекислого газа, азота и других биогенных продуктов, от которых зависит жизнь всех организмов. Все это обусловливает важнейшую задачу науки и техники — обеспечивать природное равновесие в генерации и использовании химических компонентов. Задача нелегкая, но осуществимая.
Очень важно создать такие условия, чтобы не нарушался основной механизм биосферы — выполнение ее биогеохимических функций (газовой, концентрационной, окисления, восстановительного разложения, метаболизма и дыхания и др.). К сожалению, невозможно предсказать, как изменятся эти функции и какое воздействие это окажет на развитие биосферы в целом, на растительность, животный мир и человека. Очевидно, необходима организация качественных и количественных исследований отдельных биогеохимических функций биосферы применительно к специфическим биоценозам, видам и популяциям разных ландшафтов и экосистем суши и моря.
Особое значение приобретает разработка теоретических проблем геохимической экологии растений, животных, микроорганизмов и человека. Главное здесь сводится к задаче соизмерять многогранную специфику техногенных воздействий с потенциальными возможностями экосистем и биосферы и определять те научные и технические мероприятия, которые могут обеспечить максимальную продуктивность почв, растений и животных, не ухудшая их природного потенциала и не вызывая отрицательных последствий.
Нарушение экологических равновесий биосферы, как уже отмечалось, часто приводит к необратимым последствиям. Особенно восприимчивы к нарушению этих равновесий рыбы, многие птицы (сапсан, бермудский тайфунник, белоголовый орлан), прибрежные океанические водоросли, ракообразные (краб-плавунец, рак-отшельник), моллюски (сетчатый, маленький гребешок), иглокожие (обыкновенная морская звезда). Загрязненная техногенными продуктами экосреда вызывает патологические и токсические заболевания у человека и животных. Установлено, что яды вырабатываются как в организме, так и в питательной среде. С водорослями связаны гастроэнтериты (желудочно-кишечные заболевания), с бактериями — холера, дизентерия, тифозные заболевания, с простейшими — амебная дизентерия (язвенное поражение толстой кишки с образованием гнойничков в печени, легких и других внутренних органах). В числе вирусных заболеваний, составляющих значительную часть инфекционных заболеваний,— полиомиелиты, гепатиты, энцефалиты и др. Пестициды и токсичные элементы усиливают патогенность среды.
По этим причинам проблема «Человек—биосфера» постоянно находится в центре внимания мировой общественности. Естественно, что построение научных основ теорий и концепций современного экологического учения должно базироваться прежде всего на знании природных закономерностей развития и эволюции экосистем, анализе изменений, которые вносит в экосистемы техногенез, синтезе явлений, связанных с необходимостью и допустимой возможностью в изменении природных экосистем при осуществлении разнообразных плановых мероприятий по развитию производительных сил общества и защитных мероприятий по охране окружающей среды.
Следует еще раз особо подчеркнуть, что человек и природная среда составляют единое целое; возможности биосферы в отношении ресурсов и жизненных условий взаимосвязаны, взаимозависимы и ограничены; для решения сложных проблем экологии окружающей среды в интересах общества недостаточно одной технологии, необходимо привести с действие экономические, правовые и моральные нормы; современный человек, вооруженный новейшими достижениями науки и техники, должен целенаправленно и разумно управлять развитием экосистем, их продуктивностью и использованием защитных средств, благоприятствующих требованиям общественного развития; для эффективного решения указанных вопросов биосфера нуждается в целенаправленных исследованиях и разработке фундаментальных основ ее теории и практики.
Изучение физических, химических и биологических закономерностей, определяющих формирование экосреды, оптимальное использование методов и способов управления природными процессами, представляет наибольший интерес для науки и техники как в настоящее время, так и в перспективе. Необходимо расширить геохимические, биологические и физиологические исследования по выявлению вредного влияния на человека отходов новых химических производств, определить комплексное воздействие хемогенных и биогенных компонентов на физиологическую его деятельность; разработать новые технологические способы, исключающие загрязнение биосферы промышленными и бытовыми отходами. Решение проблем оптимальной экосреды во многом зависит от оценки возможного развития геологической и геохимической среды преобразуемой окружающей природы в результате застройки, использования подземных вод, эксплуатации металлических и неметаллических полезных ископаемых и др.