ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ

Почва занимает особое положение на планете, так как она является одной из наиболее насыщенных организмами сред жизни, обязательным элементом экосистем, выступает фактором плодородия для растений, важнейшим звеном круговорота веществ, мощнейшим фильтром для очистки вод и водных растворов, обладает высокой способностью связывать химические элементы и соединения благодаря ее избирательной способности, а также имеет высокие буферные свойства. Известный русский ученый-почвовед В. В. Докучаев подчеркивал, что почвы находятся в теснейшей связи с историей нашей планеты, ее горными породами, климатом, растительностью, рельефом и ландшафтом в целом. Именно В. В. Докучаеву принадлежит высказывание: «Почва – зеркало ландшафта».

С воздействием человека на почвы связано разрушение естественных ландшафтов, обеднение видового разнообразия, резкое снижение устойчивости экосистем, их продуктивности и биомассы.

Из 149 млн км² площади суши на долю земель, пригодных для сельскохозяйственного освоения и в значительной степени уже освоенных, приходится лишь около 60 млн км². В настоящее время площадь занятых человеком и возделанных земель близка к 25 млн км² (1/6 площади суши). Из них около 10 млн км² заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками, т. е. техногенными ландшафтами, исключающими на этих землях биосферную регуляцию. Следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн км2. По мнению экологов, эта площадь превышает допустимый предел земельных ресурсов, подлежащих хозяйственному использованию, в том числе и для интенсивного земледелия. Пашня может быть увеличена лишь за счет пастбищ и лесов, что чревато серьезными эколого-экономическими потерями.

Имеются данные, свидетельствующие о том, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд га плодородных земель. Из них за несколько последних десятилетий уничтожено почв больше, чем за всю предыдущую историю человечества.

Уменьшение пахотных, как и плодородных земель вообще, продолжается интенсивными темпами и в настоящее время. Расчеты, проведенные еще в 1980-е гг., показали, что ежегодно в мире под влиянием антропогенных факторов площади пашен и пастбищ сокращаются на 5–8 млн га.

Выделяют несколько причин порчи и уничтожения земель. К ним относят эрозию, засоление почв при орошении, истощение, отчуждение.

Эрозия – процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой или ветром.

Обычно растительный покров или естественный опад обеспечивают защиту от всех форм эрозии. Однако распашка и культивация почвы, перевыпас скота и сведение лесов, проводимые в широком масштабе для обеспечения населения Земли продовольствием, оставляют почву обнаженной и вызывают беспрецедентную эрозию, лишь подрывающую будущее плодородие.

Водная эрозия проявляется практически повсеместно, но наиболее сильно в тех районах, где выпадает значительное количество осадков на фоне больших открытых пространств с интенсивной обработкой почв. За последние 50 лет эрозионный снос в океан существенно возрос. В 1940–50-х гг. годовой вынос составлял около 3 млрд т, в 1970-х гг. уже 24 млрд т, в 2000 г. – около 50 млрд т.

При водной эрозии в первую очередь вымываются тонкие и легкие частицы гумуса и глины, что постепенно делает почву грубозернистой, не способной удерживать влагу. Она теряет плодородие, и если этот процесс длительный, то происходит опустынивание. Сегодня опустыниванию подвергаются обширные территории африканского континента (зона Сахель), юго-запада Америки, а также районы Боливии, Австралии и Бразилии.

Интенсивность ветровой эрозии находится в прямой зависимости от скорости ветра и его продолжительности, степени открытости пространств и состояния самих почв. Легкие почвы (песчаные и супесчаные) характеризуются слабой устойчивостью к разрушению.

Широкую известность получили ветровые эрозионные процессы в 1930-х гг. на Великих равнинах США, известные под названием «Пыльный котел». Из 167 млн га пашни было разрушено около 20 млн га, а на площади 40 млн га было уничтожено более половины плодородного гумусового слоя. Всего же поврежденными оказались приблизительно 75 % всех пахотных земель. Основная причина этого экологического бедствия – интенсивная обработка почвы и длительный период засушливой ветреной погоды весной.

На территории бывшего СССР в 1960–70-х гг. регистрировались сильные «пыльные бури» на распаханных целинных землях, в результате которых почвы были разрушены на площади около 6–7 млн га.

Особый вид ветровой эрозии свойственен осушенным землям, особенно торфяникам, характеризующимся низкой связностью материала. Такие эрозионные процессы («черные бури») нередко происходят на торфяниках украинского и белорусского Полесья.

Засоление – увеличение солености почвы до уровня, не переносимого растениями.

Причина засоления – поливное земледелие. При неконтролируемых поливах и отсутствии дренажа интенсивное испарение воды в засушливых районах приводит на поверхности почв к осаждению содержащиеся в ней соли. Площадь орошаемых земель в мире к настоящему времени достигла 250 млн га, из них около 25 % составляют засоленные почвы. Засоление считается одной из форм опустынивания.

Истощение земель –утрата почвой плодородия. Причины истощения земель различны. Это и потеря питательных веществ с вырощенным урожаем при последующем их неполном возвращении, потери гумуса, отсутствие севооборота, ухудшение водного режима и физико-химических свойств почвы. Потеря почвами плодородия связана также с их интенсивной обработкой, уплотнением тяжелыми сельскохозяйственными орудиями, загрязнением и особенно их подкислением в результате выпадания кислотных дождей и внесения подкисленных форм удобрений.

Отчуждение – изъятие и использование земель для различных целей, не связанных с получением растительной продукции. Отчуждаются земли под строительство различного рода сооружений (жилые дома, заводы, аэродромы, дороги, складские помещения, затопление ложа водохранилищ и т. п.).

Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является техногенное опустынивание, вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Большая площадь современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70 % засушливых земель планеты (3,6 млрд га) – территория, которая по площади в 3 раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире сейчас достигла 7–10 млн га в год. Кроме того, ежегодно еще около 20 млн га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Примерно такая же скорость сокращения площади лесов. Это одна из самых длительных и грозных тенденций утраты природы.

Экологические последствия использования минеральных удобрений. Для восстановления плодородия почвы при интенсивном земледелии внесение минеральных удобрений – неизбежное следствие. С 1960 по 1990 г. мировое производство увеличилось в 5 раз – от 45 до 230 млн т в год. Темпы роста объемов производства удваиваются каждые 8–10 лет (как и рост производства электроэнергии). Имеются расчеты, показывающие, что для достижения желаемого положительного эффекта от применения минеральных удобрений мировое потребление их должно составить около 90 кг в год на человека. Суммарное производство удобрений в этом случае должно быть свыше 500 млн т в год. В настоящее время мировое производство составляет примерно 40–45 кг в год на человека.

Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений. Так, на начальных этапах применения удобрений прибавку 1 т зерна обеспечивало внесение 180–200 кг азотных туков. Следующая дополнительная тонна зерна связана с дозой удобрений в 2-3 раза большей.

Экологические последствия применения минеральных удобрений целесообразно рассматривать, по крайней мере, с трех точек зрения:

1) местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся;

2) запредельное влияние на другие экосистемы и звенья, прежде всего на водную среду и атмосферу;

3) влияние на качество продукции, получаемой с удобренных почв, и здоровье людей табл.5.

Таблица 5. Воздействие минеральных удобрений на животных и человека

Вынос удобрений в водные источники сводится к минимуму при правильном их внесении. Не допускается разбрасывать удобрения по снеговому покрову, рассеивать их с летательных аппаратов вблизи водоемов, хранить под открытым небом и т. п. При нарушении правил внесения и хранения удобрений они поступают в поверхностные воды, стимулируя процессы эвтрофирования, а также в грунтовые воды. Имеется не мало примеров, когда в воде из скважин и колодцев содержалось до 500–700 мг/л нитратов. Особенно прогрессирует загрязнение грунтовых вод в тех случаях, когда почвы легкие.

Экологические последствия применения пестицидов. По имеющимся оценкам, ежегодно значительную долю мировых запасов продовольствия поедают или повреждают насекомые, плесневые грибы, грызуны, птицы и другие вредители: они уничтожают урожай и в поле, и при погрузке, и во время хранения. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в мире от болезней растений, сорняков и вредителей ежегодно теряется около 35 % урожая, что в долларовом выражении составляет 75 млрд. При этом в развивающихся странах от сорняков и вредителей погибает до 50 % урожая, а в развитых – около 15 %.

Для борьбы с вредителями применяют пестициды (от лат. pestis – зараза, caedo – убивать). Использование химических соединений для уничтожения вредителей – идея не новая. Уже несколько веков назад фермеры для борьбы с насекомыми и другими вредителями использовали такие химические вещества, как мышьяк, свинец и ртуть, или естественные продукты, полученные из растений, например пиретрум.

Однако в 1945 г. началась новая эра в борьбе с вредителями, когда для уничтожения вшей и блох, отравлявших жизнь солдат во время Второй мировой войны, стали применять ДДТ – первый широко используемый синтетический пестицид, принадлежащий к химической группе хлорированных углеводородов. За создание ДДТ его автор, швейцарский ученый П. Мюллер, в 1948 г. был удостоен Нобелевской премии. Позднее были синтезированы и другие виды пестицидов из этой группы: дильдрин, линдан, эльдрин и др. Важнейший отрицательный экологический эффект – длительный период жизни. Например, ДДТ сохраняется в окружающей среде десятки лет (период полураспада – порядка 20 лет).

В последнее время предпочтение отдается пестицидам высокой степени ядовитости, но с коротким периодом распада. К ним относятся, в частности, фосфорорганические соединения (дихлофос, карбофос, хлорофос и др.). Период их распада обычно колеблется от нескольких дней до недель.

Наряду с продолжительностью жизни самих пестицидов важным является степень влияния продуктов их распада на организмы или отдельные элементы экосистем. Особенно опасны пестициды, содержащие тяжелые металлы (свинец, мышьяк, ртуть), которые полностью не разрушаются и поэтому накапливаются в экосистемах.

По мере использования пестицидов как средств защиты от вредителей постепенно накапливались данные, свидетельствующие о том, что они приносят не только пользу.

Так, было замечено увеличение накопления пестицидов в тканях живых организмов в направлении от низших к высшим звеньям пищевых цепей. Это явление называют эффектом биологического усиления (см. рисунок). Организмы, находящиеся на вершинах пищевых цепей (например, человек или хищные птицы, такие как орел, сокол, совы и др.), поедают пищу, в которой концентрация пестицида значительно выше, чем обычно в окружающей среде. Последствием накопления пестицидов в тканях организмов верхних трофических звеньев может быть их гибель или стойкое нарушение физиологических процессов.

Другая проблема, возникающая в связи с использованием пестицидов, связана со способностью вредителей становиться устойчивыми к пестицидам: пестициды перестают их убивать. Это может происходить в результате мутаций, возникающих у некоторых особей среди бесчисленного потомства, появляющегося ежегодно, а у некоторых видов вредителей по нескольку раз в год. Например, к 1968 г. в долине Рио-Гранде штата Техас вредители хлопчатника оказались невосприимчивыми ко всем доступным инсектицидам. Несмотря на то, что в сезон проводили до 15-20 обработок всеми возможными комбинациями пестицидов, урожай на многих полях погибал из-за поражения хлопковым долгоносиком. Есть данные о том, что за период с 1970 по 1980 г. число видов насекомых, устойчивых к пестицидам, возросло в 2 раза – с 224 до 428.

Альтернативу использованию пестицидов составляют органическое земледелие, комплексная система борьбы с вредителями (КСБ) и биологические меры борьбы.

КСБ включает различные методы, в том числе и агротехнические мероприятия, возделывание устойчивых культур и регистрацию массовых появлений вредителей, а также ограниченное использование пестицидов. КСБ с вредителями совместно с биологическими методами борьбы может оказаться экономически выгоднее для фермеров, чем обработка пестицидами.