Законы природопользования

Природопользование — молодая наука, но древнейшая отрасль челове­ческого знания. Основы рационального взаимодействия с биосферой закла­дывались еще в античный период. Марк Порций Катон (234-149 гг. до н. э.) в книге «Земледелие» привел классификацию пахотных почв Древнего Рима и рассмотрел возможности улучшения их состояния (путем внесения орга­нических удобрений и посева бобовых культур). Были предприняты также попытки улучшить прилегающий к городам ландшафт с помощью склади­рования различных отходов. Например, в Древнем Риме твердыми отброса­ми укрепляли берега Тибра (с утрамбовкой мусора). В результате здесь по­явился холм Коллина-ди-Теста (Холм глиняных горшков), который порос в настоящее время деревьями и кустарниками. Первые письменные законода­тельные акты по охране биосферы (в современном понимании) в России датируются Х-ХП вв. Так, уже в «Русской Правде» Ярослава Мудрого огра­ничивалась добыча зверей и птиц.

Длительный период эксплуатации человеком ресурсов биосферы и их разнообразие, причастность к природопользованию многих наук привели к накоплению большого количества информации в области природопользова­ния и формированию системы различных законов, принципов, правил. По­этому, несмотря на относительную «молодость» природопользования как науки, ее междисциплинарность позволила в сравнительно короткие сроки сформировать свой понятийный аппарат и постулаты, которые обобщают наиболее важные сведения и причинно-следственные связи, установленные различными науками в применение к задачам природопользования и взаи­модействия человека с биосферой. Эти законы группируются авторами по-разному. От нескольких законов экологии Б. Коммонера (все связано со всем; все должно куда-то деваться; природа «знает» лучше; ничто не дается да­ром) до законов всеобщей экологии Ю.Н. Куражковского [29] и масштаб­ных обобщений Н.Ф. Реймерса [39]. Большинство специалистов выделяют 10-15 законов, позволяющих сформулировать основные особенности при­родопользования. С учетом наших дополнений и уточнений формулировок их можно разделить на три группы:

— фундаментальные законы биосферы, лимитирующие природополь­зование;

— процессы и причинно-следственные связи в природе, проявляющиеся под воздействием антропогенеза;

— основные задачи и тенденции развития современного этапа природо­пользования в направлении коэволюции и перехода к ноосфере.

Первая группа характеризует фундаментальные законы биосферы (для условий Земли постоянные), а две других имеют исторический характер. Эти законы проявляются во взаимодействии общества с природой, поэтому они временны и зависят от этапа развития человечества.

Фундаментальным законом, имеющим непосредственное отношение к природопользованию, являетсязакон внутреннего динамического равнове­сия — вещество, энергия, информация и динамические качества природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих по­казателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количе­ственные и качественные изменения, сохраняющие общую сумму веществен­но-энергетических, информационных динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии.

По мнению Н.Ф. Реймерса, этот закон один из ключевых в природо­пользовании. Поскольку до тех пор, пока производимые изменения не очень велики, каждая система в соответствии с принципом Ле-Шателье стремится измениться таким образом, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воз­действия и таким образом восстановить исходное состояние (фактор саморе­гуляции и самоорганизации). Но как только производимые перемены дости­гают существенных масштабов, они становятся необратимыми и передают­ся на другие иерархические уровни, сопряженные системы и биосферу в целом.

Другим важным следствием этого закона является тот факт, что взаи­модействие вещественно-энергетических, экологических компонентов (энер­гии, газов, организмов, субстратов) не линейно, т. е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом). Следствием этого закона является пра­вило интегрального ресурса. В соответствии с ним конкурирующие в сфере использования определенных природных систем отрасли хозяйства немину­емо наносят ущерб друг другу и тем сильнее, чем значительнее они изменя­ют совместно эксплуатируемый объект (например, водные ресурсы — гид­роэнергетика, речной транспорт, рыболовство, орошаемое земледелие, ком­мунальное хозяйство).

Одним из фундаментальных законов, устанавливающих направление и движущие силы эволюции биосферы как материальной основы природо­пользования, является закон биогенной миграции атомов, сформулирован­ный и названный А.И. Перельманом геохимическим законом В.И. Вернад­ского. Согласно этому закону миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредствен­ном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (Ог, СОг, Н₂ и т.д.) обусловле­ны живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет био­сферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологичес­кой истории. Этот закон устанавливает ведущую и регулирующую роль живого вещества в эволюции Земли и формировании ответных реакций на антропогенное воздействие.

Логическим продолжением является следующий закон В.И. Вернадско­го — все живое вещество Земли физико-химически едино. Этот закон име­ет важное следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних существ вредно и для других. Поэтому любые физико-химические агенты, смертель­ные для одних организмов, не могут не оказывать вредного влияния на дру­гие организмы. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов и разнокачественности особей. По Н.Ф. Реймерсу, менее очевидно, но вполне возможно следующее следствие, заключающееся в том, что внутри глобаль­ного живого вещества имеется сложная взаимосвязь, — в данный геологи­ческий период существует как бы единая «сеть жизни». Разрывы этой «сети» создают в ней нечто подобное дырам и снижают устойчивость системы в целом.

Возможным следствием вышеописанного закона является закон уско­рения эволюции — скорость формообразования с ходом геологической ис­тории увеличивается, а средняя продолжительность существования видов снижается. Если принять во внимание закон усложнения организации орга­низмов и природных систем (К.Ф. Рулье) в процессе исторического разви­тия, получается, что высокоорганизованные и более специализированные формы существуют меньшее время, чем низкоорганизованные. Но буфер­ные свойства биологических и биокосных систем тем выше, чем эти систе­мы сложнее. Таким образом, в процессе развития, дифференциации и отми­рания экосистем происходит усложнение и ускорение заполнения пробелов в «сети жизни», что повышает устойчивость биосферы в целом.

Очевидно, что в условиях постепенной специализации и усложнения эко­систем усиливается и проявление закона экологической корреляции. По Н.Ф. Реймерсу, в экосистеме, как и в любом другом природно-системном образо­вании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в нее виды живо­го вещества и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одной части системы неминуемо ведет к изменению или выпадению всех тесно связанных с ней других частей и функциональному изменению всего целого в соответствии с законом внутреннего динамичес­кого равновесия.

Согласно экологическому закону минимума Ю. Либиха при совокуп­ном воздействии нескольких факторов решающее влияние на биологичес­кие процессы оказывает тот из них, который находится в минимуме. Таким образом, выносливость организма (экосистемы) определяется или лимити­руется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, даль­нейшее снижение потенциала которого ведет к гибели организма или де­струкции экосистемы. Роль таких факторов могут выполнять температура, свет, вода, содержание химических элементов и т.д. В системах с неустой­чивым состоянием, когда поступление в них различных веществ и энергии меняется незакономерно, лимитирующими попеременно или одновременно могут становиться различные факторы.

Этот закон уточняется законом толерантности В. Шелфорда, в соответ­ствии с которым лимитирующим фактором процветания организма (или эко­системы) может стать как минимум, так и максимум экологического воз­действия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору (иначе говоря, много плохо и мало плохо, все хорошо в меру). Например, при определенном количестве осадков максимальной биологической продуктивности можно добиться толь­ко в соответствующем интервале температур, и наоборот.

Одним из ведущих законов, проявившихся в процессе эксплуатации че­ловеком природных ресурсов, является закон ограниченности (исчерпаемо-сти) природных ресурсов, который основан на том, что Земля как планета представляет ограниченное целое и на ней не могут существовать бесконеч­ные части.

Частным проявлением и близким по смыслу к предыдущему является закон убывающего естественного плодородия, который устанавливает, что вследствие постоянного изъятия с урожаем полезных компонентов и длитель­ного выращивания монокультур происходит нарушение процессов почвообра­зования, накопление токсичных веществ и снижение плодородия угодий.

Согласно закону необратимости взаимодействия «человек— биосфе­ра», сформулированному П. Дансеро, даже часть возобновимых природных ресурсов (животных, растений) может стать исчерпаемой, невозобновляе-мой, если человек в результате нерационального природопользования сде­лает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство. В результате разрушительной деятельности человека за последние 400 лет с лица Земли исчезло более 160 видов только млекопитающих и птиц. Этот процесс при­вел к установлению Н.Ф. Реймерсом закона эволюцнонно-экологической необратимости — экосистема, потерявшая часть элементов или сменившая­ся другой, в результате дисбаланса компонентов не может вернуться к своему первоначальному состоянию и к ней нужно подходить как к новому индивидуальному природному образованию.

Закон падения ресурсного потенциала — в рамках одной общественно-экономической формации (способа производства) и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их извлечение и транспортировку.

Законом, дополняющим данную формулировку, является закон сниже­ния энергетической эффективности, в котором отражается факт увеличения затрат на получение единицы продукции с течением времени и исчерпанием природных ресурсов. Его ярким проявлением являются современные про­блемы с обеспечением мировой экономики нефтью. Несмотря на то, что как 10, 20, 30 и более лет назад обеспеченность нефтью оценивалась в 30-50 лет, цены на нее растут ввиду исчерпания легкодоступных залежей и введе­ния в эксплуатацию месторождений с высокой стоимостью извлечения или доставки. Поэтому энергетическая эффективность нефтедобычи постоянно падает. Если в начале прошлого века, затратив условно 1 баррель нефти, можно было добыть 100 баррелей, то к концу 30-х гг. это соотношение сни­зилось до 1: 80, в 60-х — 1: 40, в настоящее время — 1: 20, а в ближайшем будущем ожидается 1: 5.

Закон соответствия между уровнем развития производственных сил и природно-ресурсным потенциалом устанавливает, что развитие производ­ственных сил происходит относительно постоянно до момента истощения природно-ресурсного потенциала,, который характеризуется как социально-экономический или экологический кризис. Кризис разрешается через рево­люционное изменение производственных сил (промышленная, аграрная, научно-техническая революция). В частности, формирующийся вследствие удорожания нефти энергетический кризис может быть разрешен введением новых источников энергии— водородная энергетика, термоядерная и др., что приведет к новой научно-технической революции.

Последние законы проявляют действие другого — закона о неизбежном увеличении наукоемкое™ общественного развития, что делает опережаю­щее развитие науки одним из основных факторов устойчивого развития че­ловечества.

Закон совокупности действия природных факторов (или закон физио­логических взаимодействий) — величина урожая зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего фактора, но от всей совокупности экологичес­ких факторов одновременно. Влияние каждого фактора различно и может быть подсчитано.

Закон предельной урожайности (правило территориального экологичес­кого равновесия), описанный К. Праттом, устанавливает, что повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению, по мере того как необосно­ванно растет количество вносимых удобрений.

Следующий закон подчеркивает, что климатические зоны — это не толь­ко природные зоны, но и зоны природопользования, включающего в себя и хозяйственную деятельность, и здравоохранение. Каждому типу климата соответствует определенный связанный с ним комплекс общих особеннос­тей развития природных процессов и систем. Поэтому устойчивость и про­дуктивность экосистем определяется соответствием их видового состава условиям жизни и степенью развитости этих систем. Это особенно ярко проявляется в сельском хозяйстве. Например, на Северном Кавказе по сте­пени уменьшения устойчивости хозяйственного использования и усиления преобразования природных ландшафтов (проявляющегося в изменении ре­льефа, гидрологического режима, химизма почвенных растворов, содержа­ний и соотношений химических элементов в почвах) применяемые агротех-нологии образуют следующий ряд: Пастбищные луговостепные < Богар­ные однолетние < Орошаемые однолетние < Пастбищные на полупусты­нях < Виноградные < Садовые < Чайные < Рисовые. Как видим, наибо­лее «капризными» и особенно значительно трансформирующими ландшаф­ты региона являются интродуцированные или выращиваемые на краю ареа­ла сельскохозяйственные культуры (рис и чай), требующие повышенного внимания и затрат со стороны человека.

Вообще в практике природопользования очень важно знать и предви­деть результаты интеграции различных природных ландшафтообразующих факторов: климата, геологии, геоморфологии, гидрологии, почвообразова­ния, растительного покрова, ветровой эрозии и их взаимодействие с различ­ными видами природопльзования. В связи с этим целесообразно привести несколько законов развития эколого-геохимических изменений в ландшаф­тах под влиянием антропогенной деятельности [2]:

1. Изменения, происшедшие в определенной части (ярусе) ландшафта, ска­жутся во всех частях этого ландшафта за счет связей между ними. По­этому нельзя техногенным путем произвести изменения только в одной части ландшафта. Причем, как подчеркивал Ю.Н. Куражковский, соот­ношение воздействия различных факторов можно изобразить в виде пи­рамиды, в основании которой лежит климат, выше — геология, гидро­логия, почвы, растительность и животный мир. Изменение каждой сту­пени этой пирамиды (ландшафтообразующего фактора) коренным обра­зом меняет состояние вышележащих ступеней и лишь частично сказы­вается на нижележащих.

2. Коренные изменения ландшафтно-геохимической обстановки (смена од­ного ландшафта другим) сказываются в соседних ландшафтах, при отсутствии непосредственного воздействия на них, за счет связей между

ландшафтами. 3. Резкое изменение ландшафтно-геохимических условий существования

живых организмов приводит к изменению соотношения концентраций

ряда химических элементов в этих организмах, часто сопровождается

болезнями.

К законам, характеризующим новый этап социально-экономического раз­вития общества и взаимоотношений с биосферой, который Ю.Н. Куражков-ский называет протоноосферой, относятся следующие.

Закон снижения природоемкости готовой продукции — удельное содер­жание природного вещества в усредненной единице продукции неуклонно снижается (современная тенденция).

Закон увеличения темпов оборота вовлекаемых природных ресурсов — в процессе развития мирового хозяйства быстрота оборачиваемости вовле­ченных ресурсов непрерьшно возрастает на фоне относительного уменьше­ния объемов их вовлечения в общественное производство.

Закон растущей урожайности — прогрессивные агротехнические при­емы ведения сельского хозяйства, появляющиеся в практике земледелия, ведут к увеличению урожайности угодий.

Закон ограничения потребностей общества — в результате того, что эво­люция природы идет очень медленно, а социальная эволюция человека — быстро, многие виды живых организмов не успевают приспособиться и вы­мирают. Общество должно сознательно ограничить воздействие на приро­ду, чтобы обеспечить возможность дальнейшей коэволюции.

Контрольные вопросы к разделу 2

/. Назовите глобальные проблемы природопользования.

2. Какие отходы представляют наибольшую опасность для биосферы?

3. Основные формы учета природных ресурсов?

4. Охарактеризуйте основные составляющие ассимиляционного потенциала.

5. В чем заключается основное отличие ресурсных циклов от природных?

6. Задачи рационального природопользования и малоотходных технологий.

7. Объясните принципы группирования основных законов природопользования.