О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.

Глава 3. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы

Лекция 14. Рациональное использование природных ресурсов

Истощение природных ресурсов – одна из основных проблем, обусловливающих глобальный экологический кризис.

Ресурсы – тела и силы природы, необходимые человеку для жизни и хозяйственной деятельности.

Природоресурсный потенциал страны – совокупная способность всех природных ресурсов страны обеспечить собственное и здоровое воспроизводство и условия жизнедеятельности населения. Природоресурсный потенциал России огромен. В принципе Россия – вполне самодостаточная страна и по природным ресурсам не испытывает никакой зависимости от других государств.

Существуют различные виды классификации природных ресурсов. Экологическая классификация основана на признаках исчерпаемости и возобновляемости их запасов. По этим признакам ресурсы можно разделить на практически неисчерпаемые и исчерпаемые.

Неисчерпаемые ресурсы – солнечная энергия, термальное (подземное) тепло, приливы, отливы, энергия ветра, осадки.

В зависимости от географического положения разные регионы земного шара по-разному одарены солнечной энергией. В низкоширотных странах при достаточном орошении снимают по два и более урожая в год. В наше время в этих регионах используются солнечные батареи, дающие весомый вклад в энергоснабжение. Россия – северная страна, значительная часть ее территории находится в средних и высоких широтах, поэтому аккумулированная солнечная энергия практически не используется.

Термальное тепло – там, где оно есть, успешно применяется не только в лечебных целях (горячие источники), но и для отопления жилищ. В России самые крупные термальные источники находятся на Камчатке (Долина гейзеров), но серьезно пока не используются, так как находятся довольно далеко от крупных населенных пунктов.

Энергия океанских приливов и отливов тоже пока не нашла повсеместного применения из-за технологических сложностей, но известно, например, что на берегу пролива Ла-Манш на приливной волне работают две электростанции: одна во Франции, другая в Великобритании.

Энергия ветра – новое, хорошо забытое старое. Еще в прошлые эпохи человек научился использовать энергию ветра – ветряные мельницы. В конце ХХ в. в северной Европе (Германии, Нидерландах, Бельгии) появилось довольно много современных «ветряков» – гигантские агрегаты, похожие на вентиляторы, поднятые на высоту 20–30 м. Экономисты в этих странах подсчитали, что такая ветряная мельница окупается за два года, а затем начинает приносить чистый доход. Правда, при эксплуатации возникла другая экологическая проблема: такие «ветряки» работают очень шумно.

Все остальные ресурсы планеты относятся к исчерпаемым, которые, в свою очередь, подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые.

Невозобновляемые ресурсы – горючие полезные ископамые (нефть, природный газ, уголь, торф), руды металлов, благородные металлы и строительные материалы (глины, песчаники, известняки).

Чем больше человечество их добывает и использует, тем меньше остается следующим поколениям.

Крупнейшим мировым нефтедобывающим регионом является Ближний Восток (Саудовская Аравия, Ирак, Иран, Ливия, Иордания, Кувейт). В России также имеются значительные запасы нефти и природного газа, расположенные в основном в Западной Сибири. Своеобразным «нефтяным центром» является Тюменская область. Крупнейшие запасы природного газа – Уренгой, Ямбург (крупнейшие в мире). Экспорт нефти и газа сегодня дает весомый вклад в бюджет России.

Истощение запасов нефти и газа является крупнейшей ресурсной проблемой XXI в. Поэтому современная научная и техническая мысль в нынешнем столетии должна быть направлена на разработку альтернативных источников энергии, на то, каким образом человечеству научиться жить без газа и нефти.

Мировых запасов угля, по оценке геологов, хватит на 2–3 века (если темпы его добычи многократно не возрастут в связи с истощением нефтяных и газовых потоков).

Запасы руд металлов в недрах также не безграничны, хотя с ними ситуация не столь напряженная, как с горючими ископаемыми. Однако как в нынешнем, так и в последующие века темпы добычи железа и цветных металлов будут неуклонно возрастать, что, несомненно, следует учитывать при оценке их запасов и времени их использования. Все это относится к благородным металлам.

Может показаться, что запасы строительных материалов (глин, песчаников, известняков) на Земле беспредельны. Однако, несмотря на то, что по сравнению с другими невозобновляемыми ресурсами, запасы строительных материалов кризисной ситуации пока не предвещают, следует помнить, что правило «чем больше добываем, тем меньше остается» распространяется и на них.

Возобновляемые ресурсы – почвы, растительный и животный мир, вода и воздух (последние частично возобновляемые).

Почвы – тонкий (в глубину не более 10 м) поверхностный плодородный слой литосферы, который кормит весь растительный и животный мир, включая человека и домашний скот. Почвы выполняют целый ряд экологических функций, но интегрирующей является плодородие. Почва достаточно инертное тело по сравнению с водой и воздухом, поэтому ее способность к самоочищению ограничена. И антропогенные загрязнения, попавшие в нее, как правило, накапливаются, что приводит к снижению и даже потере плодородия. Кроме загрязнения, существенным фактором потери плодородия является эрозия (ветровая, водная) как результат неграмотной вспашки земель, уничтожение лесов, техногенез и т. п.

Зеленые растения – составляют основу биомассы земли, это продуценты, обеспечивающие питанием и кислородом все остальные живые организмы планеты. Среди природных растительных сообществ наибольшее значение имеют леса (40 % площади всей суши) как национальное богатство любого народа и легкие всей планеты. С началом земледелия начался процесс обезлесения планеты. Сейчас на земле остались по существу три крупнейших лесных массива – джунгли Амазонки, сибирская тайга и леса Канады. Грамотно и по-хозяйски к своим лесам относится только Канада. Бразилия варварски вырубает леса – свое национальное богатство.

В России ситуация также плачевная. Хищнически и безграмотно вырубаются леса в европейской части (Карелия, Архангельская область) и в Сибири. Экспорт древесины является одной из доходных статей бюджета страны. Новые леса на месте рубок вырастают не менее чем за 40 лет, а скорость уничтожения намного превышает скорость естественной регенерации (восстановления), потому для предотвращения вымирания лесов необходимы новые лесопосадки, которые в последнее время не осуществляются. Между тем, помимо экономической пользы (древесина), леса имеют колоссальную рекреационную ценность, которая иногда может превосходить стоимость получаемой от них продукции. Однако здесь возникает другая проблема: растущие города оказывают все большую антропогенную нагрузку на окрестные леса, горожане замусоривают и вытаптывают их. Возникновение пожаров по вине человека – также один из факторов потери лесов.

Российские леса имеют не только национальное, но и общепланетарное значение, поставляя кислород Европе и оказывая глобальное влияние на общеклиматические изменения. Ученые полагают, что сохранение колоссальных лесных массивов Сибири поможет приостановить процесс глобального потепления климата Земли.

Животный мир – имеются в виду только дикие животные, находящиеся в состоянии естественной природы. Животные испытывают огромное антропогенное давление, связанное с глобальным экологическим кризисом (потеря биоразнообразия и пр.). В этих условиях ряд европейских стран ввели запрет на охоту на своей территории. Россия пока лишь регламентирует ее, но эти ограничения не выполняются, процветает браконьерство, особенно рыбное.

Например, морская рыба идет на нерест в пресные воды, она поднимается вверх по большим и малым рекам. Здесь она попадает в створы плотин и сети браконьеров. В результате в десятки раз сократилось поголовье осетровых на Каспии (сейчас там действует полный запрет на вылов осетровых), лососевых на Дальнем Востоке.

Частично возобновляемые ресурсы – воздух, вода.

Вода – в глобальном масштабе водные ресурсы планеты неисчерпаемы, но они распределены очень неравномерно и местами оказываются остродефицитными. В природе постоянно идет круговорот воды, сопровождающийся ее самоочищением. Способность к самоочищению – удивительное и уникальное свойство природы, позволяющее ей противостоять антропогенным воздействиям. Запасы пресной воды на планете составляют менее 2 %, чистой еще меньше. Это серьезная экологическая проблема, особенно для стран, расположенных в аридных зонах.

Атмосферный воздух – как и вода, является уникальным и необходимым всему живому природным ресурсом, способным к самоочищению. Огромную роль в этом процессе, как и в круговороте воды, играет Мировой океан. Но ассимиляционный потенциал природы не бесконечен. Пресная вода, используемая для питья, атмосферный воздух, необходимый для дыхания, ныне нуждаются в дополнительной очистке, поскольку биосфера уже не справляется с колоссальной антропогенной нагрузкой.

Повсеместно требуется принятие решительных мер по рациональному использованию природных богатств. Биосфера нуждается в охране, а природные ресурсы в экономии.

Основные принципы такого отношения к природным ресурсам изложены в международном документе «Концепция устойчивого экономического развития» (далее – «Концепция»), принятом на второй Всемирной Конференции ООН по ООС в Рио-де-Жанейро в 1992 г.

По поводу неисчерпаемых ресурсов «Концепция» настоятельно требует возврата к их повсеместному использованию, и там, где это возможно, заменить невозобновляемые ресурсы на неисчерпаемые. Например, уголь заменить энергией солнца или ветра.

В отношении невозобновляемых ресурсов в «Концепции» отмечено, что их добычу следует сделать нормативной, т. е. уменьшить темпы извлечения полезных ископаемых из недр. Мировому сообществу придется отказаться от гонки за лидерство по добыче того или иного природного ресурса, главное – не объем извлеченного ресурса, а эффективность его использования. Это означает совершенно новый подход к проблеме добычи полезных ископаемых: надо добывать не столько, сколько может каждая страна, а столько, сколько нужно для устойчивого развития мировой экономики. Разумеется, к такому подходу мировое сообщество придет не сразу, для его реализации потребуются десятилетия.

Для современной России минеральные ресурсы составляют основу экономики. В России добывается более 17 % мировой нефти, до 25 % газа, 15 % угля. Главная проблема при их добыче – неполное извлечение из недр: нефть из скважины выкачивают в лучшем случае на 70 %, каменный уголь добывают не более чем на 80 %, не менее крупные потери и при переработке.

Создание и внедрение новых технологий позволит повысить долю извлеченной нефти, угля, руд металлов. Для этого нужны немалые средства. В России увеличивается число «неперспективных» затопленных шахт, брошенных нефтяных скважин.

К задаче более полного извлечения из недр полезных ископаемых примыкает другая – комплексное использование минерального сырья. Анализ некоторых руд Урала показал, что кроме основного добываемого металла (например, меди), в них содержится большое количество редких и рассеянных элементов, стоимость которых часто превышает стоимость основного материала. Однако это ценное сырье остается в отвалах из-за отсутствия технологии его извлечения.

Кроме того, горнопромышленный комплекс превратился в один из самых крупных источников загрязнения и нарушения окружающей среды. В местах добычи полезных ископаемых, как правило, страдают леса, травяной покров, почва; в тундре, например, природа вынуждена десятилетиями восстанавливаться и самоочищаться.

Принципы охраны окружающей среды требуют от природопользователя:

—  максимально полного извлечения из недр полезных ископаемых и их рационального использования;

—  комплексного извлечения не одного, а всех содержащихся в рудах компонентов;

—  обеспечения сохранности природной среды в районах проведения горнодобывающих работ;

—  безопасности для людей при проведении горных работ;

—  предотвращения загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и др. горючих материалов.

Возобновляемые ресурсы – «Концепция» требует, чтобы их эксплуатация производилась хотя бы в рамках простого воспроизводства и общее их количество не сокращалось во времени. С точки зрения экологов, это означает: сколько взяли у природы (например, леса), столько и верните (лесопосадки).

Лес – по оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), суммарные ежегодные потери в мире за первые 5 лет XXI в. составили 7,3 млн га. Частично потеря лесов в одних странах компенсируется увеличением их площади в других. Ежегодно площадь лесов Земли сокращается на 6 120 млн га (0,18 %). Это несколько меньше, чем в период с 1990 по 2000 гг., когда среднее ежегодное сокращение площади лесов Земли составляло 8,9 млн га. Максимальная скорость сокращения площади лесов характерна для Южной Америки (4,3 млн га в год) и Африки (4,0 млн га в год). В Океании ежегодное сокращение площади лесов составляет 356 тыс. га, а в Северной и Центральной Америке – 333 тыс. га. Существенно изменилась ситуация в Азии (без азиатской части России). В 1990-е годы сокращение площади лесов в Азии составляло около 800 тыс. га в год, а теперь оно сменилось ежегодным приростом примерно на миллион гектаров. Это объясняется крупномасштабным лесоразведением в Китае. В Европе (включая Россию целиком) общая площадь лесов как увеличивалась в 1990-е годы, так и продолжает увеличиваться в настоящее время, хотя и с меньшей скоростью. Средний ежегодный прирост площади лесов Европы (включая Россию целиком) составляет за период с 2000 по 2005 гг. около 660 тыс. га, а прирост накопленных запасов древесины в этих лесах – около 340 млн. м³ в год. Предполагается, что усилия по восстановлению леса за следующие полвека приведут к увеличению площади лесов на 10 %. Однако уменьшение скорости обезлесения не решает уже созданных этим процессом проблем.

Скорость обезлесения сильно зависит от региона. В настоящее время скорость вырубки лесов наиболее высока (и увеличивается) в развивающихся государствах, расположенных в тропиках. В 1980-х годах тропические леса потеряли 9,2 млн га, а в последнее десятилетие XX в. – 8,6 млн га.

Человечество с давних пор вырубало лес, используя древесину в строительстве и в качестве топлива или отвоевывая землю у леса для ведения сельского хозяйства. Позже у человека возникла потребность в создании инфраструктуры (городов, дорог) и добыче полезных ископаемых, что подхлестнуло процесс обезлесения территорий. Однако главной причиной вырубки лесов является увеличение потребности в площадях для выпаса скота и посева сельскохозяйственных культур.

Лесное хозяйство не в состоянии произвести столько же пищи, как очищенное от деревьев угодье. Тропические и таежные леса практически не в состоянии поддерживать соответствующий уровень жизни населения, поскольку съедобные ресурсы слишком разбросаны. Метод подсечно-огневого земледелия для краткосрочного использования богатой золой почвы леса применяется 200 миллионами коренного населения по всему миру.

В России в течение последних 15 лет объемы рубок многократно возросли (древесина – одна из доходных частей бюджета), а лесопосадок в этот период не проводилось вообще. Вместе с тем для восстановления лесов после рубок требуются 2–3-кратные по площади лесопосадки, для воспроизводства полноценного леса требуется 35–40, 50 лет.

Отсутствие необходимых мероприятий приводит к тому, что в настоящее время из-за пожаров, вредителей и болезней погибает около 1 млн га лесов в год. Влияние на лесные ресурсы оказывают природные и антропогенные факторы. Так, сплошные рубки с 1987 по 1993 г. проводились на площади около 1 млн га в год. Крайне ощутимо влияние пожаров: с 1984 по 1992 г. на 1,6 млн га. Совокупный ущерб, по оценкам на 1996 г., составил 26,5 млн га лесов, причем 99 % из них приходится на Сибирь и Дальний Восток. В Центральной Сибири (территория Красноярского края), где сосредоточена значительная часть бореальных лесов (21,5 % от площади лесов России), основными экзогенными факторами, обусловливающими потерю лесного фонда, являются пожары, вырубки, вспышки массового размножения шелкопряда. Периодически ущерб, наносимый пожарами, вредителями, болезнями и промышленным загрязнением в лесостепи и южных таежных лесах края, затрагивает 62–85 % их площади, в результате сохранилось лишь 5–10 % девственных сообществ спелых и перестойных насаждений. В последние годы возросли негативные процессы в сохранении, использовании и воспроизводстве лесных ресурсов. Идет снижение объемов заготовки древесины и в то же время растут площади лесов, уничтоженных пожарами. Так, с 1990 по 1996 г. лесные территории были пройдены рубками на площади 430 тыс. га (21 %), уничтожены пожарами – 840 тыс. га (42 %), шелкопрядом — на 740 тыс. га (37 %). От выбросов газа и пыли Норильского горно-металлургического комбината погибло или сильно деградировало около 500 тыс. га. Участки леса, страдающего от этих выбросов, расположены на расстоянии до 200 км, а на расстоянии 80–100 км выживаемость почти нулевая. В то же время лесными службами Красноярского края проводится определенная работа по лесовосстановлению – на 1 января 1998 г. площади лесовосстановительных земель лесного фонда составляли 1 795,4 тыс. га, из них 989,1 тыс. га восстанавливались естественным образом, 402 тыс. га благодаря содействию естественному возобновлению и 4 04,9 тыс. га – за счет создания лесных культур.

Земельные ресурсы – основа для получения урожая сельскохозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование.

По существу почва является «невозобновимым» природным ресурсом. Для восстановления 1 см² почвы требуется в зависимости от природно-климатических условий от нескольких лет до нескольких тысяч лет. Однако при правильном использовании почва в отличие от других природных ресурсов может не только не стареть, не изнашиваться, а даже улучшаться, возрастать, повышать свое плодородие.

Площади плодородных почв катастрофически сокращаются во всем мире: загрязняются, разрушаются воздушной и водной эрозией, заболачиваются, засоляются, опустыниваются, выводятся из сельскохозяйственного оборота вследствие отчуждения (отвода под строительство и другие цели несообразные их (почв) главному предназначению). Безвозвратные потери пашни только вследствие деградации почв достигли 1,5 млн га в год. Денежное выражение этих потерь составляет не менее 2 млрд долларов.

Занимающая обширную территорию Восточной Европы и всю Северную Азию Россия обладает огромным земельным фондом в 1709,8 млн га. Почвенный покров ее представлен множеством разных типов почв – от арктических пустынь и тундр, таежных подзолов и болот до лесостепных и степных черноземов, каштановых, бурых и засоленных почв полупустынь, субтропических коричневых почв и красноцветных terra rossa. Более половины площади России занимают разные северные почвы и около третьей части – почвы горных ландшафтов, преимущественно также холодных. На половине площади России залегает вечная мерзлота. Лишь четверть земельного фонда страны в разной степени благоприятна для сельского хозяйства, так как в северной и средней лесной зонах недостает солнечного тепла. Годовая сумма среднесуточных температур выше 10 ^оС в этих местах не превышает 1 400 градусодней. В южных континентальных районах недостает атмосферной влаги (меньше 400 мм в год). Всего 13 % территории России занято сельскохозяйственными угодьями, а пашней и того меньше – всего 7 %, причем более половины пашни сосредоточено на черноземах. Ежегодно и эти площади сокращаются в результате эрозии, нецелевого использования (строительство, свалки), заболачивания, проведения горных работ (добыча угля открытым способом).

Для защиты от эрозии используют:

лесозащитные полосы;

вспашку (без переворачивания пласта);

вспашку поперек склонов и залуживание (в холмистых районах);

регулирование выпаса скота.

Нарушенные загрязненные земли восстанавливаются сельскохозяйственной и лесной рекультивацией. Рекультивирование земель может осуществляться с помощью создания водоемов, строительства жилья. Земли могут оставляться и под самозарастание.

Водные ресурсы – по объему пресноводные источники (в том числе и ледники) составляют около 3 % гидросферы, остальное – Мировой океан. Россия обладает значительными запасами водных ресурсов. Территория омывается водами двеннадцати морей, принадлежащих трем океанам, а также внутриматериковому Каспийскому морю. На территории России насчитывается свыше 2,5 млн больших и малых рек, более 2 млн озер, сотни тысяч болот и других объектов водного фонда.

Самоочищение воды происходит за счет живущего в воде планктона. Мировой океан стабилизирует климат планеты, находится в постоянном динамическом равновесии с атмосферой, продуцирует огромную биомассу.

Но для жизни и хозяйственной деятельности человеку нужна пресная вода. Стремительный рост населения планеты и бурное развитие мировой экономики привели к дефициту пресной воды не только в традиционно засушливых странах, но и тех, которые недавно считались вполне обеспеченными водой. Практически всем отраслям экономики, кроме морского транспорта и рыболовства, требуется пресная вода. На каждого жителя Российской Федерации в год приходится в среднем 30 тыс. м³ суммарного речного стока, 530 м³ суммарного водозабора и 90–95 м³ воды бытового водоснабжения (т. е. по 250 л в сутки). В крупных городах удельное водопотребление составляет 320 л/сут, в Москве – 400 л/сут. Средняя водообеспеченность населения у нас одна из самых высоких в мире. Для сравнения: США – 320, Великобритания – 170, Япония – 125, Индия – 65, Ирак – 16 л в сутки. Однако по сравнению со многими другими странами пресная вода у нас расходуется крайне неэкономно. В то же время в ряде районов на юге России, в Поволжье и Зауралье существуют трудности с обеспечением населения качественной питьевой водой.

При создании водохранилищ сильно сократился сток рек и увеличилось испарение и истощение водных объектов. Больших объемов воды требует для полива сельское хозяйство, при этом также возрастает испарение; огромные количества расходуются в промышленности; для бытовых нужд также нужна пресная вода.

Загрязнение Мирового океана и пресных источников – также одна из экологических проблем. В настоящее время отработанные сточные воды загрязняют более трети всего мирового речного стока, поэтому необходима жесткая экономия пресной воды и недопущение ее загрязнения.