Та взаємовідносин людини з біосферою

Упродовж багатовікової історії людства на Землі його взаємовідносини з навколишнім природним середовищем були неоднаковими і безперервно змінювалися. До відносно недавнього часу жодна з численних живих істот не загрожувала гомеостазу біосфери. І тільки з появою нашого предка гомо габіліса (наприкінці третинного періоду, близько 1,5-1,7 млн років тому) ці взаємовідносини почали істотно змінюватися. Процес еволюції людини тривав понад мільйон років, перш ніж наші далекі предки палеоантропи взяли гору в конкурентній боротьбі з іншими ссавцями. Перші людиноподібні примати майже нічим не виділялись серед інших живих істот і жили в злагоді з навколишнім середовищем. Вони харчувалися частинами дикорослої рослинності, комахами та дрібними тваринами, тобто задовольнялися їжею, яку продукувала природа. Чисельність їх під кінець нижнього палеоліту сягала близько 125 тис. особин з густотою населення 0,00425 мешканця на один квадратний кілометр.

З появою гомо сапієнс близько кількох сотень тисяч років тому (за деякими даними близько 200 тис. років) розпочався новий (перший) етап у взаємовідносинах між ними та навколишнім природним середовищем, їхній вплив на біосферу починає створювати потенційну загрозу рівновазі в природі. Чисельність населення невпинно зростає, а з нею постійно, причому випереджаючими темпами зростають потреби в харчуванні, одязі тощо. Для задоволення потреби в їжі людина розпочинає полювати на великих диких тварин, одомашнює тварин і займається скотарством. Швидко відбувається розселення людей по всій території земної кулі. Чисельність населення 100 тис. років тому досягла 1 млн, а його густота становила вже 0,012 мешканця на один квадратний кілометр.

Вогонь був першим технічним завоюванням людини. Доти, доки людина не оволоділа вогнем, вона з екологічного погляду жила в злагоді та гармонії з природою. Вплив на природу наших далеких предків у палеоліті був обмеженим. Вони були, як і всі інші види, дітьми природи, що брали участь у колообігу речовин та енергії. Однак щойно первісні мисливці оволоділи вогнем, вони розпочали руйнівний наступ на навколишню природу. Використання вогню для загону й вилову дичини спричинило 100 тис. років тому виникнення першої екологічної кризи в біосфері, яка пов’язана з руйнуванням рослинного й тваринного світу в різних районах земної кулі. На місці лісів у західній частині Африки та Південно-Східної Азії з’явились савани. Так само близько 10 тис. років тому індійці Північної Америки створили прерії- випалили ліси під пасовиська для бізонів. При цьому відчутно збіднювався і видовий склад великих хребетних, які населяли різні райони Землі. Так, близько 50 тис. років тому було знищено більше половини великих ссавців, що пережили далекий третинний період. Близько 12 тис. років тому мисливці верхнього палеоліту винищили понад 60 % великих ссавців, які населяли район Магрібу. В палеоліті індійці Північної Америки винищили мамонтів і стародавніх бізонів. У Південній Америці не без допомоги людини були винищені гліптодонти та гігантські птахи.

На початку неоліту (рис. 2.3), близько 6 тис. років тому, з виникненням сільського господарства, стався нечуваний демографічний вибух. Чисельність населення досягла 26,5 млн чоловік, а його густота – одного чоловіка на квадратний кілометр. Безперечно, це була друга технічна революція в історії людства, завдяки якій закладаються основи класової структури суспільства, що збереглася в деяких країнах і до цього часу. Отже, розпочався другий етап в еволюції людського суспільства. Розвиток осілого землеробства спричинив перші істотні антропогенні потрясіння біосфери. Відбулося винищення великих представників фауни, яких пастухи вважали небажаними конкурентами свійських тварин у боротьбі за пасовиська. Однак особливо вплинуло на зміну екосистем землеробство. Лісові біоми спочатку замінюються пасовиськами, а потім полями сільськогосподарських культур. Ця технологія триває і до нашого часу. Розвиток сільського господарства супроводжується викоріненням рослинного покриву на значних площах і замінюється невеликим числом відібраних людиною видів, які найбільш придатні для харчування. Це призвело до бездумного і невиправданого масового винищення лісів на величезних територіях. Так, тільки в Китаї нині 5 % площі вкрито лісами, тоді як на початку неоліту вони займали не менш як 90 % території. Для сільського господарства відбирається невелике число видів рослин і тварин, що істотно збіднює різноманіття флори і фауни. Багато тварин використовують як тяглову силу. Відбувається значний приріст продуктів харчування за рахунок збільшення продуктивності полів і кількості механічної енергії, яка опиняється в розпорядженні людини.

Запровадження землеробства сприяло веденню осілого способу життя, значному збільшенню густоти населення і утворенню перших поселень – прообразу міст. Тоді як для мисливця палеоліту для задоволення життєвих потреб була необхідна площа 20 км², що потребувало значного роззосередження населення, землеробу палеоліту було достатньо кількох гектарів землі. Навчившись зберігати зерно, люди змогли створювати запаси їжі і перейшли до осілого способу життя. Невміле використання земель, зрошення непридатних для цього ґрунтів і нищівне випасання на пасовиськах мали катастрофічні наслідки для врожайності землі. Це сприяло перетворенню родючих земель на безплідні пустелі.

Незворотні зміни навколишнього середовища в багатьох районах Землі відбувались аж до початку нашої ери. Нині там, де була колись колиска нашої цивілізації (південь Палестини, північні райони Сирії і Месопотамії до східної частини Ірану) і ще 10 тис. років тому буяли родючі ниви та пасовиська, поступово були винищені ліси, деградували ґрунти і утворилися пустелі.

До недавнього часу, незважаючи на видатні досягнення науки і техніки, майже всі суспільні формації мали спільну економічну основу, яка будувалася на землеробстві. Ні інтенсивна індустріалізація, ні зростання міст істотно не впливали на зміну способу життя. Більшість населення існувала за рахунок сільського господарства. При цьому не змінився колообіг речовин і енергії. Людина завжди залишалась складовою частиною природних екологічних процесів. З часів зародження землеробства і до середини XIX ст. нашої ери – третій етап – екосистема людини базувалась на використанні земель і обмеженій діяльності ремісників, які використовували головним чином природні ресурси рослинництва і в невеликій кількості – метали. Людина використовувала дикі прерії, цілинні землі, ліси тощо. Вона споживала плоди дикорослих і декоративних рослин, випасала худобу і полювала на дичину. Це забезпечувало її їжею, одягом, будівельним матеріалом та всім іншим для повсякденного вжитку. Вся продукція вжитку перетворювалась на відходи, які редуценти-деструктори перетворювали на неорганічні речовини (оксид карбону (IV), аміак, метан, водень, гідрогенсульфід, нітрати, сульфати, фосфати та інші мінеральні солі), які знову використовувалися автотрофами-продуцентами. Таким чином здійснювалося самоочищення води, земель та повітря, і колообіг речовин у біосфері не порушувався.

З початку XVIII ст. зроблено багато наукових відкриттів, які зумовили розквіт сучасного промислового суспільства. Були винайдені перші машини, використовувалась нова техніка, що сприяло зростанню промисловості. Запроваджено нові, продуктивніші рослинні культури, що сприяло підвищенню ефективності землеробства й тваринництва. Це привело до стрімкого зростання чисельності населення, яка на початок XIX ст. досягла 1 млрд чоловік, а його густота – 6,2 чоловіка на один квадратний кілометр. У другій половині XIX ст. – четвертий етап – разом з появою сучасної індустрії зміни стали ще істотнішими. Кількість біоценозів, які використовує людина, значно зменшується. В сільській місцевості вирощують монокультури. Будуються великі міста, знищуються залишки дикої рослинності, ліси й болота, некорисні з погляду людини. Дикі тварини майже повністю витісняються. Таким чином, катастрофічно зменшується видове різноманіття рослин і тварин, що є однією з основних причин порушення екологічної рівноваги в природі.

Порушується споживально-відтворювальна функція біосфери. Людина споживає більше ресурсів, ніж може їх відтворити природа. Порушується колообіг речовин, оскільки кількість утворюваних людиною відходів не здатні мінералізувати деструктори. Діяльність мікроорганізмів у воді й ґрунті все частіше гальмується токсичними забруднювальними речовинами. В промисловості утворюється значна кількість речовин, які не розкладаються біологічним шляхом. Ці речовини накопичуються в гідросфері, атмосфері й ґрунті, порушуючи функціонування багатьох екосистем. Порушуються біохімічні цикли речовин, колообіг яких людина поповнила багатьма штучними речовинами, не властивими природі.

Значно зростає споживання енергії. Так, у США в 1970 р. на кожного мешканця витрачалося 964 000 кДж, яку отримували головним чином за рахунок викопного палива. Отже, людина почала використовувати енергію, яку природа накопичувала мільярди років, і протягом одного року спалювала те, що накопичувалося природою впродовж мільйона років. Використання у все більшій кількості викопного палива викликало глибокі зміни колообігів вуглецю й сірки та дещо меншою мірою порушило колообіг азоту. Крім того, з літосфери видобувають різні мінеральні речовини для виробництва добрив, металів (залізо, алюміній, титан, цинк, свинець, ртуть та багато інших), які в значних кількостях розсіюються в повітрі, воді та ґрунті.

Саме завдяки використанню концентрованих запасів енергії (вугілля, нафти, природного газу) людина змогла істотно підвищити за останні десятиріччя продуктивність сільського господарства. Механічна тяга (трактори, комбайни, автомобілі) дали змогу використати для сільського господарства величезні площі земель, які раніше були пасовиськами для тяглового скота. Для збільшення продуктивності полів у великих кількостях використовують добрива й пестициди. Для виробництва останніх та для механізованого обробітку землі витрачається багато енергії, отриманої переважно за рахунок викопного палива. Ріст споживання енергії впродовж останнього сторіччя відбувається настільки інтенсивно, що вже постає питання про вичерпність резервів нафти і природного газу. Споживання енергії відбувається за експоненціальним законом. З 1850 р. воно збільшувалось щороку приблизно на 2,5 %, а в 1969 р. – на 9 %. Отже, до проблем зменшення видового різноманіття рослин і тварин, забруднення біосфери додається не менш важлива проблема виснаження невідновних природних ресурсів. Крім того, ці кризові явища посилюються демографічним фактором – посиленим зростанням населення планети (рис. 2.4). Так, чисельність населення земної кулі в 1999 р. досягла 6 млрд чоловік, а його густота – 40 мешканців на один квадратний кілометр. У табл. 2.1 показано, як, починаючи з доісторичної епохи, змінювався час, необхідний для подвоєння чисельності населення планети.

Зважаючи на демографічне зростання, яке спостерігалось у 1969- 1971 рр., треба думати, що в наш час подвоєння чисельності населення відбувається впродовж 32-35 років і десь у 2033 р. вона становитиме близько 12 млрд чоловік. Про збільшення темпів зростання чисельності населення свідчить також зменшення термінів, необхідних для збільшення населення планети на 1 млрд (табл. 2.2). З цієї таблиці випливає, що для збільшення населення нашої планети на перший мільярд знадобилося близько одного мільйона років, тоді як для другого – всього 75 років.

Таблиця 2.1. Час, необхідний для подвоєння чисельності населення

Таблиця 2.2. Час, необхідний для збільшення чисельності населення земної кулі на