Глобальные экологические проблемы 1. Демографическая 2. Проблема

Глобальные экологические проблемы 1. Демографическая 2. Проблема ресурсов 3. Проблема охраны окружающей среды (ООС)

Темпы эволюции l Биосфера 4 млрд. лет назад l Аэробы 2, 5 млрд. л. н. l Выход на сушу 0, 5 млрд. л. н. l Млекопитающие 100 млн. л. н. l Приматы 12 -15 млн. л. н. l Человек 2 млн. л. н. l 1 -ые цивилизации 50 тыс. л. н. l Техническая революция 300 лет н. l Жизнь одного поколения 0, 01 сек.

1. Демографическая проблема l 1999 г. - 6 млрд. человек l 2009 г. - 6. 5 млрд. человек l В сутки – 230 тыс. l В год - 100 млн.

Распределение населения Страны l Высокоразвитые (США, Япония, Канада, Австралия, страны Западной Европы и Скандинавии) l Умеренно развитые (Страны: Латинской Америки, северной и западной Африки, юго- западной Азии) l Развивающиеся (Страны восточной и центральной Африки, Китай, Индия)

Характеристика демографической составляющей планеты Показатели Страны Развитые Развивающиеся Население, млрд. чел. 1. 2 4. 8 Национальный доход, 80 20 % СКР, % 1. 9 4. 8 Возрастная структура колоновидная пирамидальная населения ОКР, % 15 31 ОКС, % 9 10 Прирост, % (15 -9): 10 =0. 6 (31 -10): 10=2. 1 1. 2 млрд. * 0. 6= 7. 2 млн. 4. 8*4. 1= 100. 8 млн. Удвоение населения, 117 33 лет

Тенденции роста Россия (по 1987 г) ОКР=8. 7; ОКС=14. 9; Прирост: (8. 7 -14. 9): 10= -0. 62% (147. 3 х0. 62): 100= - 0. 913 млн. (913 тыс. чел. /год)

2. Проблема ресурсов l Энергетические l Земельные l Водные l Воздушные l Биологические

Энергетические ресурсы Мировые запасы (ЮНЕСКО) l Нефть - 140 трил. тонн l Газ - 130 трил. куб. м. l Уголь - 100 млрд. тонн Россия. Энергоресурсы, в % (от мировых) l уголь - 23 l нефть - 13 l газ - 45

Расход ресурсов За 100 лет: l Расход = образованию за 1 млн. лет l В России извлечено 40% всех разведанных запасов нефти

Альтернативные источники энергии l Приливно-отливные волны l Энергия ветра l Солнечная энергия l Энергия термоядерного синтеза l Атомная энергия

Атомная энергетика l Всего в мире - 440 реакторов в 32 странах l Вырабатывается 17% мировой электроэнергии l Значение АЭС (в %) в странах: - Япония - 34 электроэнергии - Франция - 77 - Литва - 83 l Строится - 36 реакторов в 14 странах

+ и - атомной энергетики Плюсы: l Запасы сырья превышают все другие l Экологическая чистота l Компактность твердых отходов l Безопасность АЭС при надлежащей ТБ и культуре работы

+ и - атомной энергетики Минусы: l Высочайший уровень ТБ l Сложность удаления радиоактивных отходов l Сложность реконструкции или удаления отслуживших энергоблоков

Земельные ресурсы Земельный фонд планеты (%): l Лес - 28 l Пастбища, луга - 17 l Сельхоз. угодья - 10 l Пустыни - 45

Земельный фонд России, %

Засушливые земли мира по континентам (%) Азия 32 Африка Австралия 32 11 Континенты Ю. Америка Европа 8 5 С. Америка 12

Деградация почвы, вызванная человеком (World Resources, 1993) География Общая S % деградированных земель от S земель, млн. кв. км растительного покрова Мир 19. 64 17 Ц. Америка и 0. 63 24. 8 Мексика Европа 2. 19 23. 1 Африка 4. 94 22. 1 Азия 7. 47 19. 8 Ю. Америка 2. 43 14. 0 Океания 1. 03 13. 1

Процесс деградации почвы (%)

Водная эрозия Лесистость, % Сток, % 100 Менее 5 60 -80 7 20 25 0 60 -80 Смыв почвы 18 см под: паром за 15 лет посевами – 70 лет луговыми травами – 3 тыс. лет лесом – многие тысячелетия

Степень деградации почв Мира (%) Крайняя - 1 Сильная - 15 Умеренная - 46 Легкая - 38 Время, необходимое для образования почвенного профиля (лет) Горизонт накопления гумуса (20 см) 100 Горизонт 50 см 200 -3000 Низ почвенного профиля 4000 -5000

Водные ресурсы

Ресурсы и использование пресной воды по континентам Регионы Годовые внутренние Годовое использование воды запасы воды, км 3 % от запасов Мир 40 673 3 240 8 Азия 10 485 1 531 15 Ю. Америка 10 377 133 1 С. и Ц. 6 945 697 10 Америка СССР 4 384 353 8 Европа 2 324 359 15 Океания 2 011 23 1 Африка 4 184 144 3

Потребление воды ( на 1 т продукции) Продукция Объем воды чугун 300 м 3 медь 500 м 3 каучук 2. 100 м 3 никель 4. 000 м 3 сталь 25 тыс. л. резина (на 3. 5 тыс. л. 1 кг)

Потребление воды на нужды сельского хозяйства За вегетацию 1 га (тыс. тонн): l Кукуруза - 3 l Капуста - 8 l Рис - 20 На душу населения (л/сутки): l Копенгаген - 200 l Стокгольм - 300 l С. -Петербург - 570 l Мытье улиц, полив зеленых насаждений - 100

Воздушные ресурсы l Воздух как ресурс l Состав атмосферного воздуха и тенденции его изменения l Значение воздушного океана

ОЗОН l Шонбейн (швейц. химик), 1840 г – открытие озона l Сорэ (фр. ученый), 1865 г – озон состоит из 3 - х атомов (03) тропосферный l Виды озона стратосферный

Тропосферный озон l Тропосферный озон – парниковый газ l Образуется при грозовых разрядах l Главный компонент фотохимического смога l Снижение его концентрации – благо!!!

Потребление кислорода l 1 человек в сутки вдыхает - 12 кг l 600 млн вдохов за жизнь = 60 тыс. м 3 воздуха l 1 автомобиль в год вдыхает 4. 300 кг 02 l Выдыхает (кг): - С 02 – 3250 - С 0 - 500 - N 0 - 40 - яд. газы – 100 - и др. ______ всего: 8540 кг х 600 млн. машин (мировой парк)

Очищение воздуха 1 га леса отфильтровывает пыли(т /год ): l Дубовые - 54 l Сосновые - 35 l Еловые - 32 l SO 2 поглощают тополь, туя, можжевельник

Биологические ресурсы Уровни разнообразия: l Генетическое l Видовое l Экосистемное

Генетическое разнообразие l Суммарный пул генов - совокупность всех генов в аллельных формах в гаметах живых организмов, составляющих популяцию l Генофонд вида - совокупность всех генотипов популяций l Генофонд планеты - все генетическое разнообразие видов Основные показатели внутрипопуляционного разнообразия : l Наследственная гетерогенность (гетерозиготность), поддерживаемая мутационным и репродукционным процессами l Внутренняя генетическая целостность l Динамическое равновесие отдельных генотипов

Видовое разнообразие Всего 2 млн. видов: 1. 5 млн. видов животных и 0. 5 млн. растений В животном мире более 1 млн. видов насекомых, а в растительном -220 -300 тыс. видов – цветковых (магнолиофитов) Разнообразие диких животных в мире и России (Данилов-Данильян и др. , 1994) Класс Насекомые Рыбы Птицы Пресмыкающие Млекопитаю ся и щие земноводные Мир 990. 000 19. 000 4. 000 Россия 80. 000 2. 800 720 92 328

Экосистемное разнообразие (16 биомов) А. Наземные биомы: l Тундра арктическая и альпийская l Бореальные хвойные леса l Листопадный лес умеренной зоны l Степь умеренной зоны l Тропические степи (грассленц) и саванны l Чапарраль – районы с дождливой зимой и засушливым летом l Пустыня травянистая и кустарниковая l Полувечнозеленый тропический лес с выраженными влажным и сухим сезонами l Вечнозеленый тропический лес

Экосистемное разнообразие Б. Пресноводные экосистемы: l Лотические (текучие воды): реки, ручьи и др. l Лентические(стоячие воды): пруды, озера и др. l Заболоченные угодья: болота, болотистые леса В. Морские экосистемы: l Открытый океан (пелагиаль) l Прибрежные воды континентального шельфа l Зоны апвеллинга с высокой продуктивностью и активным рыболовством l Эстуарии (прибрежные бухты, заливы, проливы, устья рек, соленые марши и др. )

Загрязнение окружающей среды Мировое загрязнение (т/год) Воздушный океан l Аэрозоли - 2500 млн. l Сжигание угля (пыль) – 93. 6 млн. l Мировой океан l Fe - 320 млн. l P - 6. 5 млн. реки l Нефть – 10 млн. l Углеводороды – 1 млн. воздух l Ртуть - 5 тыс.

Вклад России и США в мировое загрязнение биосферы (%)

Основные источники загрязнения атмосферы, % (Валова, 2001) Отрасль Россия США Электроэнергетика 32 14 Транспорт 26 60 Металлургия 20 Химическая 5 промышленность 17 Производство нефти 5 Производство бумаги 2 Уничтожение 10 9 отходов

Количество загрязняющих веществ, приходящихся на 1 человека в течение его жизни (~70 лет) Вещество Масса, кг Оксид углерода 4 200 Углеводороды 2 800 Фториды 6. 3 Фенол 2. 1 Тяжелые металлы 1. 0 Бенз(а)пирен 7. 0

Количество сточных вод (м 3), образующихся на 1 т готовой продукции (Валова, 2001) прокат кокс сахарная кожа серная каучук капрон свекла кислота 1. 5 -10 1. 5 -30 13 -16 82 -110 60 -140 2500

Среднее «время жизни» аэрозолей (суток): l континентальных - 5 -7 l океанических - 2 -3 следовательно: Пылевые массы над континентами совершают 50 -60 циклических кругооборотов

Время существования одной молекулы l Аммиак – 5 дней l Водяной пар - 10 дней l Метан – 3 года l СО 2 - 8 лет l Фреоны – до 70 лет l Гемиоксид азота – 100 лет

Скорость разложения l Бумага 2 -2. 5 месяцев месяцы l Кожура фруктов 6. 0 месяцев l Картон 5 лет l Сигаретные фильтры 10 -12 лет Десятки лет l Полиэтиленовый пакет 10 -12 лет l Кожаная обувь 25 -40 лет l Жестяные банки 100 лет l Алюминиевые банки 200 -300 лет Сотни лет l Пластмассовые бутылки до 500 лет l Стеклянная посуда никогда

Катастрофы по видам действий (%)

Распределение природных катастроф по континентам и частям света (%)

Потери За исторический период уничтожено : l 2/3 от общей площади лесов l 9% почвенной подстилки l 20% гумуса почв l 170 млрд. тонн С- ископаемого топлива l ежегодно уменьшается поступление 02 на 32 млрд. тонн l фотосинтетическая генерация упала на 30% l ежегодно потеря 0, 3 – 4% О 2

Сокращение видового разнообразия биосферы с 18 -20 век Группы Исчезло % от общего Под угрозой % от общего организмов видов числа исчезновения числа видов Высшие растения 384 0. 15 18. 700 7. 4 Рыбы 23 0. 12 320 1. 6 Амфибии 2 0. 05 48 1. 1 Рептилии 21 0. 33 1355 21. 5 Птицы 113 1. 23 924 10. 0 Млекопитающие 83 1. 99 414 10. 0

Число исчезающих видов важнейших групп животных и растений и некоторых ключевых семейств и порядков Группа Число видов Число % исчезающих исчезающих видов видов Рыбы 24. 000 452 2 Амфибии 3. 000 59 2 Рептилии 6. 000 167 3 Птицы 9. 500 1029 11 Млекопитающие 4. 500 505 1 Голосеменные 758 242 32 Цветковые 240. 000 21. 895 9 Пальмы 2. 820 925 33

Обобщенная динамика мира (Федотов, 2002) Характеристики Годовой темп изменения характеристик, %/год Рост энергопотребления 2. 0 Рост населения 1. 75 Глобальное потепление 0. 6 за последнее столетие, что климата на порядок выше предшествующих столетий Истощение озонового слоя 1. 0 - 2. 0 Уменьшение биоразнообразия 0. 65 Опустынивание 0. 3 - 0. 5 Увеличение площади 0. 4 деградированных почв Сведение тропических лесов 0. 9

Людские потери l Заболевания, связанные с водой (Сусликов, 1999) Болезни Гастероэнтерит Трахома Шистосоматоз Малярия Число больных, 400* 500 200 800 млн. чел. * Ежегодно умирает 4 млн. детей и 18 млн. взрослых

Экологические кризисы (Реймерс, 1990; в сокращении)) Степень антропогенной Характер революции Время нагрузки на природу 1 -ый антропогенный с/х революция, переход к 10 -50 тыс. лет экологический кризис производящему хозяйству назад (консументов) 2 -ой антропогенный Промышленная революция 150 -300 лет экологический кризис назад (продуцентов) Современный глобальный НТР 30 -50 лет экологический кризис назад (редуцентов) и нехватки минеральных ресурсов Глобальный термодинамический Энергетическая революция наше время (тепловой) кризис Глобальный кризис надежности Революция экологического наше время экологических систем планирования

Экологические кризисы в развитии биосферы и цивилизаций (Реймерс, 1992; в сокращении) Кризис Время Причины Пути выхода Кризис 10 -50 тыс. л. н. Перепромысел животных Переход к земледелию, консументов скотоводству Кризис 150 -300 л. н. Истощительное Промышленная продуцентов землепользование, отсталые революция, новые технологии в с/х Кризис 30 -50 л. н. Истощительное Энергосберегающие редуцентов природопользование, технологии, безотходное многоотходные технологии производство Термодинами Начался и Выделение в среду большого Ограничение ческий прогнозируется количества тепла, особенно из использования энергии, (тепловой) внутренних источников, предотвращение кризис парниковый эффект парникового эффекта, поиск решений Исчерпания Первые Нарушение экологического Приоритет надежности признаки и равновесия в масштабах экологических ЭС прогноз планеты ценностей перед другими, поиск решений

l «Экологический кризис – это кнут, которым Природа направляет нас на единственно прогрессивный «зеленый» путь развития. Но это и топор, которым Природа отсекает с древа человечества тупиковые ветви» Ю. С. Шевчук

3. Проблема охраны окружающей среды l Экология – научные основы охраны природы

Число и площадь национальных заповедников по регионам (1990 г)

Мысли великих людей о будущем l «Человеку суждено истребить себя после того, как он сделает Землю непригодной для обитания» (Ж. Б. Ламарк) l Управлять природой можно только покорившись ей (Ф. Бэкон) l Венозная кровь бежит к сердцу, артериальная от него. Желающий обращать потоки вспять, попробуй это сначала на себе! (Н. Ф. Реймерс) l Не природе нужна наша защита. Это нам необходимо ее покровительство: чистый воздух, чтобы дышать, кристальная вода, чтобы пить, вся Природа, чтобы жить. Она – Природа – была и всегда будет сильнее человека, ибо она его породила. Он лишь миг в ее жизни. Она же вечна и бесконечна. Человек для нее деталь. Она для него – всё. А потому: не навреди! (Н. Ф. Реймерс)