ГЛАВА V. Техносфера и поглощение природных ресурсов

Проработав эту главу, вы должны уметь: 1. Назвать главные этапы техногенеза, связав их с экономическим развитием цивилизации. 2. Сравнить техносферный обмен веществ с биосферным. 3. Дать классификацию природных ресурсов по разным критериям. 4. Охарактеризовать масштабы использования возобновимых ресурсов на примере земли, воды, биоресурсов. 5. Оценить мировые запасы невозобновимых природных ресурсов. 6. Описать общую структуру использования энергоресурсов.

Техногенез

Этапы техногенеза. Современному этапу общественного развития предшествовала длительная история становления средств производства, техники и технологий - техногенез.

Техногенез в истории цивилизации - это нарождение техники, создание человеком все более совершенных способов, орудий и устройств для воздействия на окружающий материальный мир с целью создания и потребления благ. Техногенез с экологической точки зрения - это порождение техники, последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное функционирование и замкнутость биотического круговорота. Такое представление смыкается с понятием техногенеза, применяемым в геохимии (А.Е.Ферсман, 1937; А.И.Перельман, 1970).

Начало техногенезу положил первый костер, зажженный человеком. Применение огня расширило ареал человека, дополнило собирательство и охоту новыми приемами добывания, приготовления и запасания пищи, зародило возможность будущих термотехнологий. Уже в неолите возникли условия для развития ремесел и профессионального разделения труда. Но человек еще не научился трансформировать энергию огня. Это была эпоха мускульной энергетики, когда в распоряжении человека были только собственная сила, а затем и сила прирученных животных, а также простые механизмы - преобразователи мускульной силы.

Начиная с VIII-XI в. к ним добавляются изобретения, использующие силы воды и ветра. Наступила эпоха механоэнергетики на возобновимых ресурсах. Технические возможности человека расширились, и одновременно усилилось его давление на природу. Уже в эпоху Возрождения (XV-XVII вв.) рост населения, развитие ремесел и торговли, городов и дорог, географические открытия и завоевания, строительство, судостроение, военное дело ускорили освоение новых земель, сведение лесов и дали мощный толчок развитию рудного дела и металлургии, а затем и машин на механическом приводе. Однако наибольшее ускорение и экологическое значение техногенез приобрел с момента появления тепловых машин и начала использования ресурсов ископаемого топлива.

Еще в преддверии промышленной революции, когда уже стал ощущаться дефицит древесного топлива и требовалось повышение эффективности земледелия (XVIII в.) одноступенчатые механические преобразователи природных сил перестали удовлетворять человека. Он постоянно нуждался в концентрации энергии, в повышении ее качества, в увеличении силы и мощности, прилагаемой к объектам деятельности. Появились первые преобразователи тепловой энергии. Наступила эпоха химической теплоэнергетики на невозобновимых энергоресурсах. Как только оказалось, что созданное и контролируемое человеком изделие - машина, состоящая из топки, котла и парового двигателя, может развивать мощность многих лошадиных сил, направление общественного прогресса и дальнейших взаимоотношений человека с природой было однозначно предрешено. Недаром эпитафия на могиле Джеймса Уатта содержит слова: «...увеличил власть человека над природой...».

С тех пор эта власть проявляется главным образом в потреблении природных ресурсов и загрязнении среды. Эпоха истощительной химической теплоэнергетики еще не закончилась, но уже надвинулась следующая - эпоха ядерной теплоэнергетики на невозобновимых ресурсах, грозящая еще более опасным загрязнением.

XX век. Природопокорительская экспансия человечества постоянно нарастала. В XX в. вместе с демографическим взрывом происходит еще более мощный подъем техногенеза. Он обусловлен приростом реализуемых материалов, мощностей и материально-энергетических потоков, приходящихся в среднем на каждого жителя планеты. Общий масштаб этих потоков стал сопоставим с масштабом природных процессов. Наиболее характерные черты всемирного техногенеза в XX в. можно представить следующим образом:

1. За 100 лет мировое потребление энергии увеличилось почти в 14 раз (удвоение в среднем каждые 27 лет). Суммарное потребление первичных энергоресурсов превысило 400 млрд т условного топлива. С 1953 по 1972 г. ежегодный прирост энергопотребления был равен приросту валового мирового продукта и составлял 4,5%. С 1950 по 1985 г. среднее душевое потребление энергоресурсов удвоилось и достигло 68 ГДж/год. Это значит, что мировая энергетика росла вдвое быстрее, чем численность населения.

2. В структуре топливного баланса большинства стран мира произошел переход от преобладания дров и угля к преобладанию углеводородного топлива - нефти и газа (до 65%), а также к заметному вкладу гидроэнергетики и ядерной энергетики. Хозяйственное значение начинают приобретать альтернативные энергетические технологии. С 1950 по 1995 г. в 2 раза возросло преобразование топлива в электроэнергию. Среднее душевое потребление электроэнергии достигло 2400 кВт "ч/год. Это оказало большое влияние на структурные сдвиги в производстве и быте сотен миллионов людей.

3. Многократно увеличились добыча и переработка минеральных ресурсов - руд и нерудных материалов. Производство черных металлов возросло за столетие в 8 раз и достигло в начале 80-х годов 850 млн т/год. Еще интенсивнее был рост производства цветных металлов, в основном за счет начала и очень быстрого наращивания выплавки алюминия, составившей к концу 80-х годов 14 млн т/год. В 40-х годах началась и стремительно выросла промышленная добыча урана. Производство цемента за 90 лет выросло почти от нуля до 1 млрд т/год.

4. В XX в. значительно вырос объем и изменилась структура машиностроения в связи со станкостроением, развитием техники двигателей внутреннего сгорания, электротехники и автоматизации. Быстро увеличивались число и единичная мощность производимых машин и агрегатов. Появились и получили быстрое развитие такие отрасли, как производство средств связи, приборостроение, радиотехника, электроника, вычислительная техника. Преобладание транспортного машиностроения выразилось в более чем тысячекратном росте производства самодвижущихся транспортных единиц. Выпуск легковых автомобилей в 1998 г. достиг 45 млн.

5. Важной чертой современного техногенеза является интенсивная химизация всех отраслей хозяйства. За последние 50 лет было произведено и применено более 6 млрд т минеральных удобрений. Для различных целей в обиход было введено более 400 тысяч различных синтетических соединений. Начало массового производства многих продуктов крупнотоннажной химии, в частности, нефтехимии и оргсинтеза, относится к середине столетия. За 40 лет в десятки раз возросло производство пластмасс, синтетических волокон, синтетических моющих средств, пестицидов, лекарственных препаратов.

6. Научно-техническая революция в вооружении устранила географические и природные ограничения в применении военной техники. Космос и воздушное пространство, вода и подводное пространство, земная поверхность вплоть до полюсов холода и жары стали доступны для ведения боевых действий. Появление принципиально новых видов оружия массового поражения (ОМП) и их дальнейшая разработка на качественно иных физических принципах (создание кинетического, вакуумного; лазерного, биосферного, метеорологического и других видов ОМП; создание боевых космических систем направленной энергии; разработка методов очагового разрушения озонового слоя) создали непосредственную угрозу выживаемости человечества в термоядерную эпоху. О масштабе и скорости роста техносферы в XX в. дают представление некоторые данные табл. 5.1.

Таблица 5.1