Сельское хозяйство как экологический фактор.
Сельское хозяйство представляет собой одну из важнейших прикладных проблем экологии. Агроэкосистемы занимают все более зна* чимые площади на Земле. Только за четверть века —с 1950 по 1975 г.
—* площадь, занятая зерновыми культурами, возросла на 1,25 х 106 км2, т. е. почти на 1 % свободной ото льда поверхности суши. Земледелие связано с коренным изменением ландшафта в виде вырубки (сведения) леса, распашки целинных или так называемых залежных земель, различных форм мелиорации.Сельскохозяйственное производство своей конечной целью имеет достижение максимальных урожаев, что в принципе определяет существенное упрощение экосистемы вплоть до монокультур. При этом животный мир всегда представлен вредителями сельскохозяйственных культур. Существенное направление деятельности человека в этих искусственных экосистемах представляет собой поддержание обедненного видового состава: человек активно борется с сорняками, т. е. другими видами растений и вредителями выращиваемых растений. Это влечет за собой потерю устойчивости систем, показателями чего являются вспышки вредителей, болезней растений, высокая чувствительность к засухе или к переувлажнению и т. д.
Малая устойчивость и конкурентоспособность культурных растений обусловлена тем, что функции естественного отбора были заменены искусственным отбором при вмешательстве человека. В результате агроэкосистемы в значительной мере теряют самостоятельность и при воздействии природных и техногенных катаклизмов культурные растения очень быстро вытесняются сообществами «диких» видов.
Агроэкосистемы имеют также еще одно важное отличие от других — они обладают свойством неполного биологического круговорота: ежегодно из экосистемы безвозвратно изымается большая часть продукции в виде урожая, результатом становится обеднение почвы, что отчасти и неполно компенсируется внесением органических и минеральных удобрений.
Кстати, наиболее примитивные древние формы земледелия —«огневое», подсечное —обладали почти полным круговоротом, так как сам принцип агротехники был цикличным.Изъятие урожая приводит к экологическим изменениям животных; большинство из них стремится к созданию запасов в большом объеме и постепенной миграции к человеческим поселениям, и в частности, к зернохранилищам, элеваторам, токам и т. п. 1
Искусственное снижение видового разнообразия агроэкосистем,: упрощение их структур, поддерживание искусственных систем на уровне максимальной продуктивности требуют от человека исполнения биоценотических функций, которые нарушены им при создании агро- экосистем.
В современной мировой системе хозяйства любые ресурсы имеют вполне реальную стоимость и нерациональное, расточительное их использование экономически невыгодно. Реальность «экономической регуляции» доказана в ряде развитых стран. В США, например, в настоящее время создана система практически бездефицитного баланса питательных элементов и органики в почвах, соответствующая финальной части биологического круговорота. Это позволяет получать высокую продукцию без увеличения площади посевов; только за последние десять лет здесь высвобождено для использования под многолетние травы 20 % общей площади пашни (Б.М. Миркин и др., 1992).
На использовании пригодных к земледелию территорий следует остановиться особо. К настоящему времени в лучшей или худшей степени, с большой или низкой продуктивностью на планете используется более одной трети суши. При учете того, что в оставшихся двух третях площади поверхности «расположились» горные системы, материковые ледники, леса, тундры, а также малопригодные к сельскохозяйственному освоению площади, то перспектива распространения «горизонтального» эффективного земледелия оказывается весьма ограниченной. При росте же численности человечества, при том, что более двух третей его испытывают затруднения с получением пищи, а в некоторых странах свирепствует настоящий голод, необходимость расширения пахотных и других пригодных к распашке земель очевидна.
По данным некоторых специалистов, при современных темпах роста населения и существующих агротехнических технологиях, которые не могут превысить определенного уровня продуктивности сельскохозяйственного производства даже при вовлечении оставшихся свободных к «распашке» земель, человечество не сможет решить проблему полного обеспечения населения Земли земледельческими продуктами питания.
В связи с этим активно изучается и «прорабатывается» идея об «объемных» агроэкосистемах. В ее основе лежит уже известная с давних времен система террасного земледелия, дающая возможность использования земельных неудобий. Кроме того, современные успехи селекционеров позволяют получать урожаи с растений древовидного типа, кустарников и т. п. Вертикальные агроценозы достаточно перспективны в повышении биопродуктивности в пересчете на используемую к земледелию площадь.
Не менее важные экологические проблемы возникают и в области животноводства. Разведение домашних животных представляет собой форму наиболее полного и гарантированного овладения ресурсами. Разводимые в неволе животные существуют в измененных коренным образом условиях жизни, сохраняя при этом ряд биологических и
физиологических свойств, присущих данному виду и сложившихся * процессе эволюции в порядке приспособления к жизни в определенно# среде, в составе конкретных экосистем. При этом необходимо решених ряда экологических и биологических проблем: выполнение требовани# к питанию, климату, воспроизведению, с оценкой влияния домашни* животных на окружающие экосистемы, втом числе воздействие выпас* на фитоценозы, конкуренции с дикими видами, распространение гельминтов, участие в природных очагах инфекций и т. п.
В качестве примера индустриализации животноводства обычно приводится искусственная инкубация и производство птичьего мяса. Но очень остро стоят проблемы удаления отходов животноводства; особенно птичьего и свиного навоза, которые представляют собой источники ряда весьма опасных для человека и других животных организмов инфекций.
Весьма сложной для решения является проблема устойчивой круглогодичной продуктивности молочного производства. Оказывается, что стойловое содержание и стадные иерархические отношения противоречивы, но только оптимизация их в сочетании друг с другом, как показали достижения специалистов Нидерландов, может быть очень перспективной.Другая форма прямого управления процессом биологической продуктивности— это создание культур тех или иных биологических объектов, продукция которых интересует человека. Достаточно известны достижения в микробиологии, где успешно разводятся живые культуры микроорганизмов. Производство дрожжей, антибиотиков и других лекарственных препаратов в промышленных масштабах основывается на культурах различных микроорганизмов, технология которых тонко учитывает биологическую специфику и воспроизводительные возможности культивируемых объектов.
Среди высших организмов наибольшие успехи в разведении достигнуты в области аквакультур. Значение промышленного разведения водных организмов очень важно и имеет серьезные перспективы. В настоящее время около 25 % всех животных белков добывается из водной среды. В 80-е годы общая мировая добыча рыб, водных позвоночных и водорослей превысила 70 млн. т, однако это составляет всего лишь 1 % потребляемой человеком пищевой продукции, а 99 % приходится на сельское хозяйство. Надо отметить, что пока используется главным образом простая эксплуатация морских ресурсов — рыболовство, добывание моллюсков и ракообразных; задачей же становится активное разведение гидробионтов, т. е. аквакультура. В середине 80-х годов на долю этой деятельности приходилось 10 млн. т, т. е. около 12,5 % обшей добычи морской продукции.
По И.А. Шилову (2000, с. 485—486): «В узком смысле слово аквакультура предполагает промышленное выращивание гидробионтов по определенной технологии с контролем на всех стадиях развития разводимых организмов. Таким путем на морских мелководьях ведется 354
производство жемчуга, разведение съедобных моллюсков, ракообразных, водорослей.
Применяются и интенсивные формы культуры с использованием искусственных бассейнов, проточных лотков и т. п.».Наибольшую перспективность в настоящее время в России имеет развитие аквакультуры в пресноводных водоемах, фонд которых огромен, но пока продуктивность очень низка: всего 10—12 кг/га, а порой и гораздо меньше.
В этом отношении наиболее перспективны следующие подходы: улучшение качественного состава ихтиофауны, искусственное воспроизведение местных видов на рыбоводных заводах, специальных нерестовых хозяйствах и искусственных нерестилищах и т. д.; биологическая мелиорация водоемов: подавление численности сорных и малоценных рыб путем вселения хищников; создание управляемого товарного рыбного хозяйства, выпуск молоди ценных видов рыб для нагула на естественной кормовой базе, поликультура рыб, подкормка и т. п.; улучшение кормовой базы, применение удобрений и т. д.; гидротехническая мелиорация водоемов: очистка, углубление, осветление, улучшение водного питания и гидрологического режима водоема в целом.
В этом смысле важнейшим представляется вопрос о заповедных акваториях в ключевых местах для биологии ценных видов рыб. В настоящее время в России нет ни одного рыбного заповедника.
Аквакультура, основанная на фундаментальных экологических предпосылках, способствует интенсификации получения биопродукции, а также использованию искусственных водоемов промышленного назначения, например, охладителей тепловых и атомных электростанций.
Важным аспектом деятельности человека в «агрокультурном» направлении является контроль численности экономически важных видов живых организмов. Эта проблема имеет большое значение в сфере борьбы с вредителями сельского хозяйства, носителями инфекций в природных очагах болезней и т. п. Борьба с ними ведется преимущественно химическими средствами. Найдены и используются весьма эффективные яды, разработаны экологически обоснованные способы их применения. Общая результативность уничтожения, например, грызунов составляет до 90—95 % и практически достигла предела.
И тем не менее общий эффект контроля достаточно низок. Через относительно короткий период времени после истребления численность восстанавливается и эти мероприятия приходится регулярно повторять п тем самым «экономичность» этой работы весьма низка.Дело в том, что истребление вредителей невозможно до последней особи и выживание популяции определяется в первую очередь разно- качественностью особей по генетическим, физиологическим и этиологическим свойствам, в силу чего разные особи отличаются по чувствительности к яду, отношению к отравленной приманке (неофобия), характеру активности, степени широты поиска кормов и т. д.
В целом разработка стратегии и тактики борьбы с вредителями должна основываться на учете популяционных механизмов регуляции численности, например, уже проведены обширные экспериментальные и полупроизводственные исследования с применением препаратов- стерилянтов, ингибирующих воспроизводительную потенцию самцов. В этом случае поведение животных внешне не меняется, они сохраняют способность к спариванию, но результативность размножения резко снижена, что приводит к прогрессивному падению численности популяции. Это должно стать одним из главных направлений борьбы с грызунами в поселениях человека. /
Недостаток химических средств борьбы заключается в том, что появляются популяции, нечувствительные к применяемым препаратам. Возникновение резистентных форм у насекомых и грызунов основывается на популяционных процессах, зависящих от генетической структуры популяции и приближающихся по своим механизмам к микроэволюционным преобразованиям.
При эксплуатации популяций экономически значимых видов (пушные звери, дичь и т. п.) человек заинтересован в устойчивом поддержании высокой численности и продуктивности. Контроль численности экономически значимых видов есть форма активного управления биологическими ресурсами.
Ресурсосбережение. Как видно из вышеизложенного, человечество не может существовать без использования ресурсов планеты, многие из которых при нынешнем развитии техники и технологий могут быть исчерпаны практически без остатка. Это, в свою очередь, окажет без всяких сомнений прямое негативное влияние на условия существования как будущих поколений, так и на функционирование биосферы как глобальной экосистемы. Исчерпание природных ресурсов кроме экологического имеет еще очень значимый социальный, общегуманитарный аспект: никто не давал права нынешним поколениям оставить без какого-либо даже малозначимого на первый взгляд составляющего нашей планеты будущих ее жителей, будь то люди или другие живые организмы. Ответственность перед будущим — это одна из главнейших общечеловеческих проблем.
В связи с этим серьезное значение имеет реализация программ ресурсосбережения. Само по себе ресурсосбережение или технологии ресурсосбережения — многоаспектная задача, затрагивающая практически все сферы человеческой деятельности и требующая кроме технических разработок серьезного решения задач образования и воспитания человека, так как только в этом случае возможен поиск инженерных результатов в сбережении ресурсов планеты для будущих поколений без потери качества жизни современных людей.
Технология ресурсосбережения —это производство и реализаций конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на осех этапах производственного цикла (от добывающих до «распределяющих» отраслей) и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и человека. Это выражается прежде всего в энергетической эффективности —соотношении между затрачиваемой (или имеющейся) энергией и полезным продуктом, получаемым при этих затратах. Интересным представляется следующее заключение о том, что превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядерного топлива, в тепловую с температурой в несколько тысяч градусов и далее в высококачественную электроэнергию, а затем использование этой энергии для поддержания температуры в доме на уровне 20° С, является чрезвычайно расточительным процессом. Как отмечает Т. Миллер (1993 г.), использовать высококачественную энергию для производства низкокачественного тепла —«это все равно, что резать масло циркулярной пилой или бить мух кузнечным молотком». Поэтому основным принципом использования энергии должно быть соответствие ее качества поставленным задачам. Во многих странах для обогрева жилищ стали применять солнечную энергию, энергию термальных источников, энергию ветра и др. В районах с холодным климатом наилучшим способом отопления является создание зданий, абсолютно изолированных от внешней среды.
Выделяются модели двух типов общества: 1) «одноразового» потребления и создающего отходы; 2) природосберегающего типа. Первый тип характерен для наиболее промышленно развитых стран — «постиндустриального» общества, который базируется на использовании как можно большего количества энергии и вещества и с большой скоростью превращает высококачественную энергию в низкокачественную, ресурсов в отбросы, в загрязняющие компоненты. Основой второго типа является разумное использование энергии и рециркуляция вещества, вторичное использование не возобновимых ресурсов, сокращение потребления и потерь энергии и ресурсов.
При этом особенно важно эффективно использовать энергию, не применяя без особой необходимости ее высококачественные виды. И, наконец, в этой модели будущего общества на всех уровнях (локальном, региональном, глобальном) не должен быть превышен порог экологической устойчивости окружающей среды. При этом для ограничения потерь ресурсов и предотвращения загрязнения необходимо учитывать информацию о воздействиях на окружающую среду на «входе» в нее. Например, значительно проще и дешевле предотвратить попадание токсичного загрязнителя в подземные воды, служащие источником питьевых вод, чем пытаться очистить уже загрязненную воду.
Одним из наиболее долговечных на настоящий момент загрязнителей окружающей среды являются пластмассы (по некоторым данным наиболее легко разлагающиеся виды пластмасс требуют для осуществления этого процесса не менее 100 лет). Производство пластмасс к началу 2000 г. достигло в мире более 105 млн. т. При этом на долю США приходится около 30 млн. т, на долю Японии почти 15 млн. т, ФРГ около 10 млн. т и т. д. В связи с этим в ряде стран ведутся разработки новых видов пластмасс—синтетических органических материалов, разлагающихся биологическим путем. В качестве примера можно привести достигнутые одной из фирм Брльгии успели в изготовлении изделий, состоящих из полиэтилена и компонентов, содержащих окислитель, катализатор и до 6 % кукурузного крахмала. При попадании этих изделий в почву вместе с отходами крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются соединения типа различных перекисей, которые в течение 2—3 лет превращают остатки пластмассы в воду и углерод. Уже получены результаты для полупромышленного производства пластмасс, содержащих до 50 % кукурузного крахмала. Единственной, но во многом определяющей проблемой является пока высокая стоимость этих пластмасс.
Серьезной проблемой ресурсосбережения представляется разрушение стереотипов в использовании ряда ресурсов для получения энергии путем их сжигания даже в весьма «экономических» двигателях внутреннего сгорания —речь идет об углеводородном сырье, из которого получают бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, т. е. основу работы большинства эксплуатирующихся на Земле двигателей. Давно уже нужно вспомнить слова Д.И. Менделеева о том, что использовать для этих целей нефть равносильно тому, что «топить печь ассигнациями».
Еще по теме Сельское хозяйство как экологический фактор.:
- Экологические преступления
- ЭКОЛОГИЯ И ИСТОРИЯ ЕЕ РАЗВИТИЯ. МЕСТО ЭКОЛОГИИ В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНЫХ НАУК. МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
- ОСНОВНЫЕ АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
- 18.2. Проблема "интернализации" экстернальных экологических издержек
- Глава 23. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
- Тема 12. ГЛОБАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
- ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО КАК ТИП ОБЩЕСТВЕННОГО УСТРОЙСТВА
- Южная Азия после индо-пакистанской войны. Советско-индийские отношения — стабилизирующий фактор развития международных отношений в регионе
- 1. Понятие и факторы создания экологически опасных ситуаций
- ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА КАК ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ