Нагревательный элемент увеличит КПД солнечных панелей

Нагревательный элемент увеличит КПД солнечных панелей

В Массачусетском технологическом институте был придуман способ повышения КПД обычных солнечных...

Комбинированные солнечные коллекторы с тепловыми трубками.

Комбинированные солнечные коллекторы с тепловыми трубками.

Солнечную энергию используют для получения горячей воды (теплого воздуха) и выработки...

Форма входа

Это интересно

Комплексный характер экологической проблемы

Отдельные регионы планеты, находящиеся на разных ступенях экономического развития, испытывают различные трудности: для развивающихся стран — это традиционная проблема нехватки пищевых продуктов, для развитых — перспектива исчерпания природных ресурсов и загрязнения природной среды. Кажется, что перед различными районами Земли стоят противоположные задачи. Так, в странах Юго-Восточной Азии одна из важнейших — проблема снижения рождаемости, в то время как во многих африканских и некоторых западных странах рост населения считается необходимым для развития промышленности и сельского хозяйства. На самом деле, все эти, казалось бы, разрозненные проблемы внутренне связаны между собой, и именно последнее обстоятельство сообщает качественное своеобразие современной экологической ситуации.

Специфика угрозы глобального экологического коллапса заключается не только в недостатке продуктов питания — эта проблема стояла всегда, и не только в исчерпании природных ресурсов — об этом писали еще в XIX веке. К этим двум прибавились новые, и главная — загрязнение природной среды, вставшая как глобальная проблема в XX веке. Это создало качественно новое состояние взаимоотношений общества с природной средой, одной из самых существенных свойств которого является переплетение и взаимное усиливающее действие друг на друга экологических трудностей. Так, резкое уменьшение водных ресурсов является следствием и интенсивного извлечения их сверх естественного прироста, и загрязнения вод. Другой пример. Сжигание огромного количества топлива, вырубание лесов, загрязнение нефтепродуктами и пестицидами океана (ведущее к гибели в нем растительности — основного поставщика кислорода в атмосферу — все это вместе взятое сокращает количество кислорода в атмосфере.

Отмечен вызывающий беспокойство эффект синергизма при введении в среду двух и более веществ. "ДДТ мало растворим в

морской воде, и, следовательно, его концентрации не слишком опасны для морских организмов. Но ДЦТ очень хорошо растворяется в нефти. Поэтому нефть как бы концентрирует ДЦТ в поверхностном слое океана, где проводят часть своего жизненного цикла многие морские организмы. А в результате общее действие нефти и ДЦТ превосходит влияние каждого из них в отдельности" (Дж. П. Холдрен, П.Р. Эрлих. Человек и экологические аномалии. — "Курьер ЮНЕСКО", 1974, авг.-сент., с. 25). Понятие синергизма сокоренно с синергетикой — наукой об организации и эволюции неживых структур. Синергизм ведет к точке бифуркации, за которой или распад системы, или ее переход в новое качество. С синергетикой связывает экологию триггерный эффект и автокаталитические петли положительной обратной связи.

Переплетение экологически негативных последствий препятствует попыткам решить какую-либо частную экологическую проблему. При соответствующих усилиях она может быть решена, но это ведет к возникновению и обострению других проблем. Происходит не окончательное решение, а как бы "сдвиг проблем".

Рассмотрим проблему увеличения производства пищевой продукции. Стремление получить больше сельскохозяйственной продукции стимулирует создание искусственных монокультурных систем взамен естественных. Но монокультуры более уязвимы для сорняков, насекомых-"вредителей", болезней и особенно чувствительны к климату.

Избирательное уничтожение или существенное уменьшение количества возобновимых природных ресурсов нарушает тонкие и запутанные связи в экосистемах, что проводит к их обеднению и деградации, нарушению экологического равновесия. Созданные же человеком искусственные биогеоценозы не так стабильны, как естественные. Для повышения их устойчивости к "вредителям" сельского хозяйства приходится использовать химические средства защиты растений. Однако "широкое использование пестицидов и других ядохимикатов в сельском хозяйстве в ряде случаев приводит к серьезным экологическим последствиям: гибели насекомых (в особенности пчел) и птиц, угрозе для фауны рек, озер и морских водоемов. Возрастающее содержание ядохимикатов в кормах для скота, а также в продуктах питания ведет к накоплению их в организме человека" (Ф.Г. Кроткое. Загрязнение окружающей среды и проблемы гигиены. — "Природа". 1975, № 4, с. 64).

В последнее десятилетие решение пищевой проблемы связывалось с так называемой "зеленой революцией" — выведением новых высокоурожайных сортов растений. Однако "зеленая революция" требует огромного количества минеральных удобрений,

применение которых также вызывает отрицательные экологические эффекты. Кроме того, новые селекционные сорта более восприимчивы к вирусным заболеваниям и дают продукцию, хоть и повышенной калорийности, но не обладающую столь же высоким содержанием белка и других компонентов, необходимых человеческому организму. Любое повышение человеком продуктивности экосистем приводит к увеличению затрат на поддержание их в стабильном состоянии вплоть до какого-то предела, когда дальнейшее повышение продуктивности становится невыгодным из-за чрезмерного роста затрат. Американский эколог Л. Браун считает, что в принципе можно получить столько продовольствия, сколько требуется, но это вызовет такое давление на биосферу, которое та не сможет выдержать. Необходимым оказывается стремиться к достижению не максимального, а некоторого компромиссного варианта, который является оптимальным.

Данный пример не только демонстрирует комплексный характер экологической проблемы, но и помогает раскрыть противоречие между современной стратегией воздействия человека на среду его обитания и экологическими закономерностями. Для получения необходимого количества продовольствия человек стремится максимально повысить продуктивность экосистем, однако это желание противоречит направлению их развития. "Если цивилизации свойственно максимально увеличивать продуктивность, то природе свойственно стремиться к максимальной стабильности, и цели эти несовместимы. Как показывают экологические исследования, наиболее сложные и, следовательно, наиболее стабильные экосистемы обеспечивают наименьшую продуктивность. Ее можно повысить, только снижая стабильность экосистем" (Дж. П. Холдрен, П.Р. Эрлих. Цит. соч., с. 21).

Таким образом, решение частной экологической задачи оказывается половинчатым или проводит к сдвигу проблем. Можно получить неограниченное количество продовольствия и промтоваров, но встанет проблема загрязнения; можно, развивая атомную энергетику, получить бесконечно большое количество энергии, но возникает проблема роста энтропии, теплового перегрева планеты, превышения энергетических барьеров биосферы.

Вообще говоря, достижение идеального состояния абсолютной гармонии с природой в принципе невозможно. Столь же невозможна и окончательная победа над природой, хотя в процессе борьбы человек обнаруживает способность преодолевать возникающие трудности. Мифический Антей не мог оторваться от земли. Современный "Антей" взмывает в небо. Значит ли это,

что человек одержал победу над природой в том смысле, как мы говорим о победе в футбольном матче, когда он закончен и соперники расходятся по домам? Нет, взаимодействие человека с природой (его "игра", если можно так выразиться о вещах очень серьезных) никогда не кончается, и когда кажется, что человек вот-вот подучит решающий перевес, природа увеличивает сопротивление. Впрочем, оно не бесконечно, и его "преодоление" в форме подавления природы чревато гибелью самого человека.

Современные "Антеи" взмывают в небо, но все же они неразрывно связаны с землей и зависимы от природной среды. Более того, нынешний успех человека в борьбе с природной средой достигнут за счет увеличения риска, который следует рассматривать двояко: риск возможных побочных экологических явлений, связанный с тем, что наука не может дать абсолютный прогноз последствий воздействия человека на природную среду, и риск случайных катастроф, связанный с тем, что технические системы и сам человек не обладают абсолютной надежностью. Здесь оказывается справедливым одно из положений Коммонера, называемых им "законами" экологии: "ничто не дается даром".

На основании анализа экологической ситуации можно сделать вывод, что следует говорить скорее не об окончательном решении экологической проблемы, а о перспективах сдвига частных проблем с целью оптимизации взаимоотношений человека с природной средой в существующих исторических условиях. Данное обстоятельство обусловливается тем, что на осуществление целей человечества накладывают ограничения фундаментальные законы природы.

Принципиально важным конкретно-научным положением, накладывающим ограничения на человеческую деятельность, является сформулированный в кибернетике "закон необходимого разнообразия". В соответствии с ним эффективное управление возможно только в том случае, когда, внутренне разнообразие управляющей системы не уступает внутреннему разнообразию управляемой системы. Человечество ставит перед собой задачу управления природой, и для этого оно должно или уменьшать разнообразие во внешней природе, или увеличивать свое внутреннее разнообразие (путем развития науки, культуры, совершенствования умственных и психосоматических характеристик человека).

Первый путь представляется более легким, и человечество часто предпочитает именно его. Но легкость его обманчива, и он может привести к коллапсу, поскольку уменьшение разнообразия в природе уменьшает стабильность экосистем. Если культуpa

начинает упрощать природу, то природа отвечает тем же. Частным примером является разрушение культурных памятников под влиянием ухудшения экологической обстановки, загрязнения атмосферы и т. д.

Оба отмеченных выше пути как будто бы полезны для целей управления, однако лишь второй путь — развития человеческой культуры — представляется надежным способом разрешения противоречий между человеком и природой. К сожалению, современная наука и практическая природопреобразовательная деятельность вместо того, чтобы выполнять негэнтропийную роль по отношению к природной среде, зачастую способствуют уменьшению разнообразия в природе.

Термодинамические и кибернетические закономерности являются фундаментальными. Их учет имеет огромное значение для выработки природопреобразовательной стратегии человечества. Пытаясь обойти эти ограничения наиболее "легким" путем, человек нарушает фундаментальные принципы функционирования экологических систем, подрывая тем самым естественные основы своего существования.

По мнению Ю. Одума, одно из наиболее важных свойств экосистем — "отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма" (Ю. Одум. Основы экологии… с. 41). Человек "начинает ускорять процессы разложения в биосфере, сжигая органическое вещество, запасенное в виде ископаемых горючих веществ (угля, нефти, газа), и интенсифицируя сельскохозяйственную деятельность, которая повышает скорость разложения гумуса" (там же, с. 47). Редуцирующая деятельность человека начинает превосходить продуцирующую деятельность биосферы — в этом еще одна из причин угрозы экологической катастрофы.

Современная экологическая ситуация показывает, что влияние природы на человека зависит от объективных закономерностей ее развития, и это заставляет обращать пристальное внимание на изучение механизмов ее целостного функционирования. Так как в природе "все связано со всем", невозможно воздействие на часть системы без последствия для всей системы (для биосферы, как и для отдельного организма). Отсутствие или повреждение нескольких связей система может компенсировать, но если их будет нарушено много или будут затронуты наиболее существенные из них, система прекращает существование. Чем она сложнее, тем больше у нее скомпенсированных связей, что и позволяет ее долго безнаказанно разрушать. Но когда пройден порог адаптации наступают необратимые изменения, что и происходит

с биосферой в наше время. Насколько ответственны за это наука, призванная познавать законы природы, и техника, преобразующая природную среду? Этим вопросам посвящена следующая глава.

Вопросы
для повторения

1. Каковы причины современного экологического

2. кризиса?

3. Какое главное экологическое противоречие в промышленности?

4. Какое главное экологическое противоречие в сельском хозяйстве?

5. Как соотносятся законы по охране природы с естественными биологическими законами?

6. Как соотносится современный экологический кризис с концепцией ноосферы?

7. Что такое ПДК, ПДВ и ПДУ?

8. Что такое опустынивание и что является его причинами?

9. Зачем нужен озоновый слой в атмосфере?

10. Почему ДЦТ был обнаружен в печени пингвинов Антарктиды и о чем это свидетельствует?

10. Как "триггерный эффект" влияет на экологическую ситуацию?

11. В чем разница между реальными и потенциальными экологическими опасностями?

12. Какие виды потенциальных опасностей вы знаете?

13. К какому виду опасностей относятся техногенные катастрофы?

14. Что такое эффект синергизма?

15. Какое значение имеет экспоненциальность экологических процессов?

16. Какое значение имеет комплексный характер экологической проблемы?

17. Что такое "сдвиг проблем" в экологии?

18. Какое значение для экологии имеет "закон необходимого разнообразия"?

19. Что такое "экологический бумеранг"?

20. Почему современную цивилизацию называют "цивилизацией отходов"?

21. Что такое "остров тепла"?

22. Каковы причины гибели рек?

23. Чем "отходы" естественной экосистемы отличаются от отходов промышленности в их воздействии а природу?

24. Что называют "лунным пейзажем"?

25. Какое экологическое значение имеет тот факт, что человек умеет синтезировать 10 млн веществ, тогда как в природе существует порядка 2 млн веществ?

26. Почему озон является прекрасным примером формулы "Загрязнитель — это вещество, оказавшееся е на месте"?

Темы
контрольных работ и докладов на семинарах

1. Интенсификация воздействия современного человека на природную среду.

2. Экологическая проблема как глобальная.

3. Соотношение локальных, региональных и глобальных экологических проблем.

4. Реальные и потенциальные экологические опасности.

5. Современные экологические катастрофы.

6. Комплексный характер экологической проблемы.

Список литературы

1. Будыко М.И. Глобальная экология. М., 1977.

2. Коммонер Б. Замыкающийся круг. Л., 1974.

3. Медоуз Д.К., Медоуз Д.Л., Рандерс И. За пределами роста. М., 1994.

4. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л., 1981.

5. Смит Р.Л. Наш дом планета Земля. М., 1982.

6. Фешбах М., Френдли А. Экоцид в СССР. М., 1992,

Дизайн :