Стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до предела обостряются противоречия между экономикой и экологией, а возможности сохранения потенциального гомеостаза, т.е. способности саморегуляции биосферы в условиях антропогенного воздействия, серьезно подорвана, называется экологическим кризисом.

Можно сформулировать основные причины развития современного экологического кризиса (Рис. 19):

- демографический взрыв;

- ограниченность запасов природных ресурсов;

-изменение природной среды в результате антропогенного воздействия;

- загрязнение и деградация окружающей среды.

Рис. 18. Причины экологического кризиса и пути выхода

Рост численности населения.

В демографии для обозначения коренных изменений в процессе воспроизводства населения понятие «демографической революции». Ученые считают, что на протяжении всей человеческой цивилизации было три таких периода. Первый такой период был связан с так называемой неолитической революцией около 8000 лет до н.э., что объясняется возникновением сельского хозяйства и постоянных поселений. В результате этого население Земли, по имеющимся оценкам, за период неолита возросло с 5-10 до примерно 50 млн. человек. К 1650 г. население достигло 500 млн. Прирост, в среднем, составлял 0,04-0,06% в год из-за тяжелых условий жизни, высокой детской смертности, голода, болезней, природных катастроф, войн.

Вторая демографическая революция произошла в 18-19 веках в связи с переходом от аграрной к индустриальной экономике, которая ознаменовалась промышленным переворотом в странах Европы. Снижение смертности по мере развития здравоохранения привело к заметному росту естественного прироста населения. С 1650 по 1850 гг. население планеты удвоилось и достигло 1 млрд. человек, прирост увеличился до 0,3-0,4% в год.

Третья демографическая революция началась в 20 веке. Она охватила, прежде всего, развивающиеся страны, тем самым, распространив свое влияние на большую часть мира. Благодаря широкому использованию достижений медицины (в том числе и развитию фармацевтической промышленности) и предупреждению различных заболеваний, уровень смертности сократился в 2-3 раза, а показатели рождаемости еще долгое время продолжали оставаться на прежнем очень высоком уровне. С 1950 г. показатель прироста населения в развитых странах составил около 0,5%, а в странах Африки, Азии и Латинской Америки более 2%. Это и обусловило возникновение демографического взрыва и данный процесс продолжается и в настоящее время.

Индия объявила первую программу регулирования численности населения в 1952 г., когда численность его составляла около 400 млн. В тот момент ежегодный прирост численности был небольшим и как рассчитывали эксперты удвоение ее должно было произойти через 53 года (черту 800 млн человек страна должна была перейти приблизительно в 2005 г.). К началу 21 века численность населения Индии увеличилось приблизительно в 3 раза. Создается впечатление, что проводилась программа не ограничения рождаемости, а ее стимулирование. Причин, которые привели к такому бурному росту несколько:

1. Неграмотность большинства населения, наличие 14 различных языков, более 200 диалектов и 11 направлений различных религий.

2. Значительное преобладание сельского населения с его стремлением иметь нескольких детей для поддержки в старости. Опыт многих стран свидетельствует, что сокращение рождаемости наблюдается в том поколении, которое родилось и выросло в городе.

3. Народные традиции создания семей в раннем возрасте, культ любви и секса.

4.  Отсутствие средств контрацепции.

Экологический анализ численности населения показывает, что число жителей нарушает существующие биологические закономерности. Численность человечества более 6*10⁹. В природе для относительно крупных млекопитающих (к которым может быть отнесен человек) такая численность беспрецедентна. Даже самые многочисленные копытные, разводимые человеком (крупный рогатый скот, овцы, свиньи), не приближаются к такому порядку численности. Среди диких животных только отдельные виды широко распространенных мелких грызунов и птиц (мыши, крысы, воробьи) насчитывают миллиарды особей.

Численность видов животных в природе ограничивается емкостью среды. Как правило, мелкие животные имеют большую численность по сравнению с видами крупных животных. Для млекопитающих существует достаточно четкая отрицательная корреляция между массой тела и числом особей. Рангу массы тела от 10 до 100 кг, к которому относится человек, соответствует максимальный размах значений видовой численности в пределах 10⁴-10⁷. Современная численность видов ближайших родственников человека – человекообразных обезьян – близка к цифре 10⁴. Таким образом, существующая численность человечества на несколько порядков превышает экологически целесообразную.

Быстрый рост народонаселения провоцирует обострение экологических и социальных проблем, таких, как дефицит продовольствия, возникновение и распространение эпидемий, межэтнические, религиозные, кастовые конфликты, возникающие вследствие ужесточения конкуренции за территории и ресурсы. Среди негативных последствий демографического взрыва наиболее важное значение имеет рост материального производства, урбанизация, загрязнение среды обитания человека, падение уровня жизни, изменение структуры населения и его скученность.

Одной из отличительных черт 20 века является беспрецедентный рост городского населения - урбанизация. В 1800 г. в городах проживало около 2,5% мирового населения, к 1980 г. - более 40%, в 2000 г. из общего количества жителей Земли 6,3 млрд. человек, около 55% обитало в городах.

Ситуация которая сложилась в Украине к началу 21 века характеризовалась крайне неблагоприятными процессами депопуляции. В новое столетие Украина вступила с численность населения 49291,2 тыс. человек и занимает 6 место в Европе после России, Германии, Великобритании, Италии и Франции. За период с 1991 по 2000 годы, вследствие депопуляции, население сократилось на 2503,4 тыс. человек. Сегодня численность населения соответствует уровню 1977 года. Мировая демографическая ситуация также характеризуется падением роста рождаемости, однако в мире это падение сопровождается повышением среднего уровня жизни, что не наблюдается в Украине. При сохранении этих процессов население Украины к 2025 году уменьшится до 42 млн. человек

Основная причина сокращения численности жителей естественная убыль населения, которая обусловлена превышением смертности над рождаемостью (Рис. 19).

Рис. 19. Естественное движение населения Украины за 1991-2000 годы (на 1000 человек)     

Для специалистов, которые занимаются медико-биологическими проблемами человечества важным является вопрос: применимо ли для пода Homo sapiens экологическая способность саморегулирования его численности? Влияние быстро увеличивающейся численности вида на окружающую среду обязательно вызовет ее ответ. Так как биосфера несравненно сильнее какого либо вида, то она обязательно найдет возможность сократить его численность до допустимого уровня, заставит его перейти к равновесию с окружающей средой. Методы которые использует природа можно разделить на две группы: ультимативные и сигнальные.

Ультимативные (или первичные) включают в себя пищу, конкурентов, паразитов, возбудителей инфекционных заболеваний, хищников, изменение химических и физических характеристик среды.

Среди наиболее эффективных ультимативных способов – появление в загрязненной и перенаселенной среде новых видов микроорганизмов. Высокая скорость образования вида и размножения бактерий, обуславливает невозможность параллельного и быстрого приспособления вида к возбудителям заболеваний. На какое-то время вид (человек) становится полностью незащищенным. Возникают опустошающие эпидемии, которые часто уменьшают популяцию в сотни раз (кролики, мыши). Вид начинает практически с нуля, постепенно приспосабливаясь к возбудителям заболеваний и формируя иммунитет.

Более 50 лет назад прозвучали первые предупреждения экологов о том, что высокая численность населения Земли и увеличивающееся загрязнение окружающей среды является хорошими условиями для мутаций возбудителей заболеваний, появления высоко вирулентных штаммов. Поэтому появление вируса СПИДа и САРС (атипичной пневмонии) являются мрачным подтверждением того, что человек не может оказаться за пределами действия законов экологии. Данные возбудители имеют потенциал ,способный вызвать сокращение численности населения Земли, сокращения промышленного производства. Существенно, что последнее время врачи отмечают появление мутантных форм возбудителей «традиционных» заболеваний человека (туберкулез). Значительную роль в этом сыграло массовое применение противотуберкулезных препаратов. Человек не смог победить, а теперь необходимо бороться с измененным, более опасным возбудителем туберкулеза.

Ресурсный кризис.

Земельные ресурсы. В результате сложных геологических, климатических процессов с участием биологических факторов, верхний тонкий слой литосферы превратился в почву, где происходит значительна часть обменных процессов между живой и неживой природой. Роль почвы в жизни человека чрезвычайно велика. Человек получает из почвы все необходимое для поддержания своего существования. Почва важнейший источник пищевых ресурсов.

В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит деградация почвы, ее загрязнение и изменение химического состава. Значительные потери земель связаны с сельскохозяйственной деятельностью. Многоразовые вспашки земли приводят к ускорению ветровой и водной эрозии, засолению почвы. Из-за этих причин, в мире теряется 5-7 млн. га пахотных земель в год. Только за счет ускоренной эрозии почв в течение 20 века потеряно 2 млрд. га плодородных земель.

До промышленной революции большая часть энергетических потребностей человека удовлетворялась за счет источников, которые в основном являлись восполнимыми (дерево и др. растительные материалы, помет животных, энергия воды, ветра, солнца) (Табл. 9).

Табл. 9. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

В развивающихся странах и сейчас в основном используются те же источники энергии. Длительная эксплуатация таких ресурсов повлекла за собой значительные изменения в природном равновесии (например, вырубка лесов привела к обезлесиванию огромных территорий).

Гигантский рост энергетических расходов в последние 2 века оказался возможным благодаря использованию горючих ископаемых: угля, нефти и газа. Эти ресурсы составляют в настоящее время более 90% всех энергетических запасов планеты, представляют собой невозобновляемые ресурсы. Хотя мы не располагаем полными данными о тех их количествах, которые к настоящему времени остались в недрах, большинство специалистов пришли к выводу, что при современных темпах потребления эти источники будут исчерпаны в лучшем случае в течение несколько столетий.

Деятельность человека сопровождается поступлением в различные компоненты окружающей среду вредных химических веществ - экотоксикантов, загрязняющих биосферу и отравляющих находящиеся в ней живые организмы. Основными источниками экотоксикантов являются промышленность, энергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство, предприятия, использующие атомную энергию. Условно можно выделить 10 главных загрязнителей биосферы (Табл. 10).

Табл. 10. Главные загрязнители биосферы

Основные пути выхода из экологического кризиса на современном этапе заключаются в следующем:

1. Создание экологически чистых технологий, внедрение безотходных, малоотходных технологий, обновление основных фондов (оборудования).

2. Создание и внедрение экономического механизма охраны окружающей среды, научно-обоснованное сочетание экологических и экономических интересов.

3. Внедрение экономически обоснованной платы за природопользование.

4. Применение мер административного пресечения и юридической ответственности за экологические правонарушения и преступления.

5. Гармонизация экологического мышления.

6. Широкое привлечение общественности к решению экологических задач. Внедрение гласности в работу экологических организаций и тесной связи их деятельности с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач.

7. Гармонизация экологических международных отношений (создание и реализация международных соглашений по борьбе с парниковым эффектом, разрушением озонового слоя и т.д.).

В решение многих экологических задач должно помочь развитие биотехнологии. Процессы, основанные на создании необходимых для человека продуктов, явлений, эффектов с помощью микроорганизмов называется биотехнологией. Применительно к охране окружающей среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации.

Биотехнологии нашли широкое применение в охране окружающей среды при решении следующих прикладных вопросов:

- утилизация твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

- биологическая очистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

- микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

- компостирование отходов (растительных, твердых бытовых, животноводческих);

- создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Традиционные источники получения энергии (уголь, нефть, газ обеспечивают 88% мировой потребности в энергии) послужили основной причиной загрязнения окружающей среды, создав ряд сложных экологических проблем. Поэтому в последние годы особое внимание привлекают альтернативные источники энергии, которые могут значительно ослабить уровень загрязнения окружающей среды, уменьшить экологические последствия антропогенной деятельности. Эти источники энергии являются возобновляемыми и почти безвредными для среды и могут обеспечить достаточные количества энергии для удовлетворения потребности всего человечества.

Табл. 11. Альтернативные источники энергии

На поверхность Земли ежегодно поступает с виде солнечного излучения энергия, превышающая ежегодное мировое потребление человечеством в 15 тыс. раз. Солнечная энергия нагревает земную поверхность, поставляет растениям энергию для фотосинтеза (биоэнергетика), вызывает движение воздуха (ветровая энергия), морские течения и т.д. В узком смысле использование солнечных лучей включает: солнечные элементы и батареи для производства электроэнергии, гелиоэлектростанции, солнечные коллекторы для получения низкотемпературного тепла с целью теплоснабжения зданий и др.

Огромный ущерб природным система наносят различные стихийные бедствия (Рис. 20).

Рис. 20. Причины экстремального воздействия на биосферу

Вопросы для самоконтроля:

1. Современный экологический кризис и его основные причины.

2. Пути выхода из современного экологического кризиса на современном этапе.