Підручник з Біології і екології. 10 клас. Шаламов - Нова програма

§ 3. Сталий розвиток природи і суспільства

Розвиток людства має межі

У попередньому параграфі йшлося про те, що біологія вивчає живу природу на різних рівнях, найвищим із яких є біосферний, тобто рівень усієї планети. Людство ж у середині XX століття стало визначальною силою, що впливає на біосферу: люди вирубують ліси, осушують і запруджують ріки, переселяють види, трансформують суходільні й водні екосистеми, займають території для будування житла й промислових об’єктів тощо. Проте усі потрібні для розвитку ресурси цивілізація черпає з навколишнього середовища. І постало запитання: чи не вичерпає людство рано чи пізно всі ресурси, що є на планеті?

У 1972 році було опубліковано доповідь впливової міжнародної неурядової організації «Римський клуб», що мала назву «Межі зростання». Автори цієї праці використали математичні моделі, щоб спрогнозувати ріст чисельності людства і вичерпання природних ресурсів. Виявилося, що якщо світ розвиватиметься так само, як на початку 1970-х років, то в середині XXI ст. чисельність населення сягне максимуму, а потім різко знизиться (унаслідок війн, хвороб, голоду) разом зі зниженням рівня життя (рис. 3.1). Автори розглянули кілька сценаріїв і з’ясували, що якщо не втілити в життя усього людства низку рішень, то такого сценарію не уникнути. Моделі, запропоновані в «Межах зростання», переглядали і уточнювали в наступні десятиліття. Але основний висновок не змінився: якщо не змінити спосіб життя людства, то нас невдовзі очікуватиме межа зростання.

Рис. 3.1. Графіки зміни основних параметрів розвитку людства згідно з доповіддю «Межі зростання»

Якщо обсяги використання ресурсів і ріст чисельності людства не зміняться, то у XXI ст. на людство чекає зниження рівня життя і промислового виробництва та різке зменшення чисельності.

Для уникнення межі зростання чисельності людства вже зараз потрібні зміни

Початкова доповідь «Межі зростання» і її наступні редакції окреслили низку кроків, які має здійснити людство для уникнення вичерпання ресурсів Землі.

Найважливішими серед них є такі:

• обмеження народжуваності;

• стримування росту виробництва товарів і послуг;

• розвиток технологій для ефективнішого використання ресурсів;

• розвиток технологій для зменшення втрат ресурсів, викидів і забруднень;

• підвищення врожайності сільського господарства.

Стало зрозуміло, що для уникнення катастрофічних наслідків у розвитку цивілізації потрібно вживати певних заходів, змінювати механізми господарювання і світогляд людей. А для цього треба чіткіше розуміти, якими принципами має керуватися людство у своєму розвитку. У 1987 році Всесвітня комісія з охорони навколишнього середовища і розвитку оприлюднила доповідь «Наше спільне майбутнє», у якій було запропоновано концепцію сталого розвитку людства.

Сталий розвиток як запорука майбутнього

Сталий розвиток — це такий розвиток, що задовольняє потреби сучасного покоління і не позбавляє наступні покоління можливості задовольнити власні потреби. Концепція сталого розвитку має три основні складники: економічний, соціальний і екологічний (рис. 3.2). І важливо розуміти, що лише одночасна реалізація усіх складників дозволить досягти сталого розвитку. Наявність економічного складника значно ускладнила втілення концепції в реальність: уряди багатих країн не бажали і не бажають реалізовувати необхідні зміни, оскільки це зменшить їхній прибуток і сповільнить економічний розвиток. З іншого боку, реалізація соціального складника потребує значних фінансових вливань, на що не спроможні бідні країни. Для посилення впливу в цьому напрямку в 1992 році на конференції ООН з охорони навколишнього середовища і розвитку в Ріо-де-Жанейро був проголошений «Порядок денний на XXI століття», який на міждержавному рівні закликав до прагнення державами сталого розвитку. У наступні роки проголошувалися й інші подібні документи. Але виявилося, що швидкість утілення змін у цьому напрямку є недостатньою і людство все ще прямує до межі свого розвитку.

Рис. 3.2. Схема триєдиної концепції сталого розвитку

Біологічні та екологічні знання є запорукою сталого розвитку

Багато умов, потрібних для втілення сталого розвитку, мають біологічні та екологічні аспекти. Розглянемо деякі з них із метою кращого розуміння важливості сучасних знань про закономірності функціонування природи для майбутнього людства.

1. Забезпечення продовольством

Сільське господарство — це саме та галузь, що виробляє поживні речовини для харчування людини. Основним джерелом більшості хімічних елементів для сільського господарства є ґрунт. Тому можливості сільського господарства обмежені площею доступних для використання земель. Було підраховано, що без урахування площ Антарктиди та Гренландії на Землі є 13,4 млрд га земель. Але лише 1,5 млрд га придатні для землеробства. Отож за кількості населення в 7,5 млрд людей (станом на жовтень 2017 року) на кожну людину припадає лише 0,2 га орних земель. Достеменно відомо, що для забезпечення однієї людини рослинною їжею потрібно не менше 0,3 га орних земель. А це означає, що вже зараз людство не може прогодувати кожну людину!

Єдиним шляхом поліпшення ситуації є підвищення ефективності використання орних земель. Для цього потрібні ґрунтовні знання потреб у хімічних елементах різних видів і сортів рослин, стійкості рослин до різних негативних чинників (холод, нестача вологи, шкідники), розуміння шляхів розвитку ґрунтових мікроорганізмів, впливу на рослини і бактерії пестицидів і добрив. Усі ці знання можливо отримати, використовуючи біологічні методи досліджень. Крім того, сучасні генноінженерні методи (як-от: створення ГМО), використання аквакультур1, застосування новітньої сільськогосподарської техніки дозволяють підвищити ефективність господарства. Такі новітні напрямки базуються на розумінні біологічних і екологічних процесів, а також умінні використати ці знання на практиці. Тому відомості про природу стають надзвичайно потрібними і використовуваними не тільки на етапі розроблення і планування технологій, а й безпосередньо під час використання їх на агропідприємствах.

Для вирощування м’ясних і молочних тварин потрібні значні площі пасовищ або штучно вирощений рослинний корм. У будь-якому разі неодмінною умовою є вирощування рослин, які стають джерелом корму для тварин.

Згідно з правилом екологічної піраміди, з рівня на рівень у харчовому ланцюгу передається лише 10 % енергії, а решта розсіюється у вигляді теплоти. Тому, якщо порівняти харчові ланцюги (рис. 3.3) людини-вегетаріанця і людини-м’ясоїда, то перша використовує в 10 разів більше енергії, запасеної в рослинах, ніж друга. З цього випливає, що з обмеженої площі вдалося би прогодувати в 10 разів більше вегетаріанців, ніж тих, хто полюбляє тваринну їжу.

Рис. 3.3. Передача енергії харчовими ланцюгами до людей-вегетаріанців (А) і людей-м’ясоїдів (Б)

Видно, що вегетаріанців прогодувати легше, але скласти повноцінний раціон для збереження здоров’я людини тільки з рослинної їжі важко. Тому повністю відмовитися від м’ясних продуктів на сьогодні не є можливим.

1 Розведення і вирощування рослин і тварин у штучних і природних водоймах.

2. Руйнування екосистем

На жаль, що розвиненішою ставала цивілізація, то більше вона потребувала природних ресурсів. Людство бездумно розорювало степи, вирубувало ліси, змінювало русла річок, привносило чи винищувало певні види тощо. Так, у середині XIX ст. внаслідок здичавіння завезених в Австралію кроликів протягом наступних десяти років їхня чисельність збільшилася до кількох мільйонів. За відсутності природних ворогів і за наявності необмеженої харчової бази й сприятливого клімату вони швидко стали основними шкідниками сільського господарства. Саме через них зникли різні дикі види тварин і рослин, які поступилися їм у боротьбі за існування. Крім того, виїдання кроликами проростків рослин стало причиною посилення ерозії ґрунтів. Боротьба за зменшення кількості диких кроликів на теренах Австралії триває й донині.

Ще одним прикладом руйнування екосистеми внаслідок діяльності людини є Аральске море. У 1960-х роках із метою зрошування сільськогосподарських земель було побудовано мережу зрошувальних каналів, що живилися водою з річок Сирдар’я та Амудар’я. Це значно зменшило притік води до моря, яке почало пересихати. Станом на сьогодні площа моря зменшилася в понад 8 разів порівняно з 1960-ми роками (рис. 3.4), а на місці моря утворилася пустеля Аралкум. Такі зміни призвели до вимирання усіх промислових видів риб у морі, до зміни природи і клімату на сотні кілометрів від самого берега моря та негативних наслідків не лише для природи, а й для населення усього регіону.

Рис. 3.4. Аральске море у 1989 (ліворуч) та 2014 (праворуч) роках

Лише з формуванням екологічного мислення стало зрозуміло, що будь-яка діяльність людини змінює навколишнє середовище.

Утім, усе ще важко спрогнозувати, наскільки та чи інша зміна вплине на екосистему. Тому врахування «інтересів» природи стало однією з умов реалізації будівельних проектів: вони мають проходити обов’язкову екологічну експертизу. Для її проведення, а також для внесення змін у проекти, що зменшать вплив на природу, потрібні кваліфіковані фахівці й фахівчині екологічного і природоохоронного профілю.

Іншим наслідком руйнування екосистем (особливо вирубування лісів) є зникнення рослин із розвиненою кореневою системою. Це погіршує утримання води у ґрунті, тому прискорюється ерозія ґрунтів та опустелювання. Обидва процеси призводять до зменшення площ земель, придатних до сільського господарства, що, своєю чергою, зменшує кількість доступної їжі для людей. І виникає петля позитивного зворотного зв’язку: вирубування лісів для збільшення площі орних земель призводить до зменшення їх площі внаслідок ерозії, що сприяє пожвавленню вирубування лісів. Які ліси, у яких кількостях, на яких площах і як вирубувати мають вирішувати люди зі спеціальною екологічною освітою. Крім того, варто передбачити і відновлення лісу шляхом висаджування молодих саджанців.

3. Промислове забруднення середовища

Хімічне забруднення середовища є наслідком утворення під час промислових процесів побічних продуктів, а також недосконалості технологічних процесів і процесів утилізації, що призводять до накопичення шкідливих продуктів у навколишньому середовищі. Таке забруднення негативно впливає на біологічні угруповання певної території. Для підвищення екологічності хімічних процесів у виробництві почали застосовувати принципи зеленої хімії. Згідно з ними забрудненню можна запобігти, якщо в технологічних процесах використовувати речовини і процеси, що не несуть шкоди навколишньому середовищу ані на етапі власного виробництва, ані в ході технологічного процесу, ані на етапі використання чи споживання.

Так, наприклад, для заміни полімерів, що мають тривалий термін розкладання (поліетилен, поліпропілен тощо), пропонується використовувати біодеградабельні полімери (полілактид), що розкладатимуться в навколишньому середовищі під дією ферментів мікроорганізмів. Окрім цього, перспективним із погляду зеленої хімії є використання організмів для отримання промислових продуктів. Наприклад, як замінник пального пропонується використовувати біоетанол чи біодизель (рис. 3.5), що утворюються завдяки діяльності організмів. Для реалізації цих технологій потрібна плідна співпраця спеціалістів й спеціалісток із біології, хімії та інженерії, а також ретельне врахування екологічних ризиків і наслідків.

Рис. 3.5. Двигун літака компанії «KLM», що працює на суміші стандартного гасу і біопалива, дозволяє зменшити кількість викидів вуглекислого газу в атмосферу без втрат и потужності і збільшення вартості перельоту

Отже, лише використовуючи у практичній діяльності сучасні біологічні та екологічні знання, ми зможемо протистояти глобальній кризі розвитку людства і стати на шлях сталого розвитку. І рухатися до сталого розвитку потрібно якнайшвидше, не зволікаючи, не відкладаючи початок на майбутнє.

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

• 1. Основна ідея доповіді «Межі зростання» полягає в тому, що

А людству загрожує загибель від результатів власної діяльності

Б що більше ми споживаємо, то гіршим стає стан довкілля

В планета Земля має обмежені ресурси для існування людства

Г ріст ефективності виробництва має свої межі

Д коли чисельність людства сягне 10 млн, народжуваність різко зменшиться

• 2. Виберіть твердження, що правильно характеризує сталий розвиток.

А такий розвиток людства, що дозволяє розвиватися наступним поколінням

Б розвиток із постійною швидкістю

В розвиток, що задовольняє потреби сучасних поколінь

Г процес змін, за якого якість життя нині не знижує можливої якості життя в майбутньому

Д розвиток, що задовольняє потреби майбутнього, не наносячи шкоди потребам сьогодення

• 3. Який із принципів НЕ відповідає концепції зеленої хімії?

А вихідні матеріали і ресурси мають бути відновлюваними та максимально природними

Б продукт має бути таким, що не накопичується в навколишньому середовищі і розкладається

В використовувати нешкідливі для навколишнього середовища допоміжні речовини

Г методи синтезу потрібно добирати так, щоб зменшити вплив на довкілля

Д усі токсичні речовини варто використовувати як вихідні речовини

• 4. Увідповідніть способи досягнення сталого розвитку з впливом їх на довкілля.

1 використання біодеградабельних полімерів

2 використання ГМО

3 збільшення площ лісонасаджень

4 перехід до вегетаріанства

А зменшення використання пестицидів

Б вивільнення орних земель для відновлення

В зменшення кількості сміття

Г сповільнення темпів зростання концентрації вуглекислого газу

Д збільшення об’ємів води, необхідних для зрошування

У житті все просто

• 5. Свиняча вирізка містить близько 25 % білків, а квасоля — 7 %. Дізнайтесь ціну на ці продукти й розрахуйте, чи є крім екологічного, ще й економічний сенс бути вегетаріанцем.

• 6. Для винищення кроликів в Австралії було використано метод біологічної боротьби. У чому суть цього методу? Які його переваги порівняно з іншими методами? Чому він виявився не настільки ефективним, як сподівалися експерти?

У житті все не так просто

• 7. Як використання ГМО може допомогти на шляху людства до сталого розвитку?

• 8. Використання біопалива — це ефективний шлях до зменшення залежності людства від викопних ресурсів. Утім, біоетанол і біодизель мають свої недоліки. Схарактеризуйте ці недоліки. Чи можна їх подолати?