Теория экологических кризисов Д.И.Люри-1
«В основу предлагаемой концепции положена, с некоторыми изменениями, идея ресурсных циклов, выдвинутая И.В. Комаром (1975). Под ними здесь понимаются квазизамкнутые круговороты используемых человеком материалов по типу ресурс-отход-ресурс. В результате добычи и последующей эксплуатации все ресурсы рано или поздно превращаются в отходы, которые вновь полностью или частично восстанавливаются обратно в ресурсы посредством природных и антропогенных механизмов.
...мы можем выделить три типа ресурсов, различающихся возможностью их восстановления.
а. Природно-возобновимые ресурсы. После использования они восстанавливаются до исходного состояния с помощью природных механизмов. На их основе возник и развивался человек как биологический вид. Долгое время общество пользовалось практически только ими. И сейчас они составляют 98-99% от всей массы потребляемых людьми ресурсов. Это биомасса пищевая, биомасса непищевая (древесина, естественные волокна, каучук и др.), вода - для коммунальных нужд, орошения, охлаждения техники и как среда для разбавления загрязнений, воздух - для дыхания, разбавления промышленных выбросов и т.д.
Регенерацию этих ресурсов обеспечивают известные биопродукционные, климатические и гидрологические процессы, включающие как собственно механизмы восстановления, так и транспортировку отходов от мест использования к ареалам восстановления, а ресурсов - в обратном направлении. Они функционируют и регулируются за счет бесплатной солнечной и гравитационной энергии. Однако производительность естественных механизмов имеет свой предел, ограничивающий количество ресурсов, которое может восстановить природа без посторонней помощи. Человек может вложить средства в их интенсификацию, но тогда право повторной эксплуатации даров природы уже не дается ему даром.
б. Антропогенно-возобновимые ресурсы, которые в принципе могут быть восстановлены из отходов для повторного использования, но естественные механизмы для этого отсутствуют. Это главным образом металлические полезные ископаемые (черные, цветные, редкие металлы) и неметаллические руды (строительные материалы, сера, калийные соли, фосфаты и др.). Регенерация отходов этих ресурсов может производиться только самим обществом за счет использования материалов и энергии, имеющихся в его распоряжении. При этом человек должен обеспечить не только работу самих процессов восстановления, но и сбор, концентрацию и транспортировку отходов.
в. Невозобновимые ресурсы, которые в принципе не могут быть восстановлены для повторного использования. Если исключить некоторое уникальное сырье (например, драгоценные камни, многие из которых можно рассматривать как штучные неповторимые произведения искусства), то это различные энергоресурсы, используемые обществом: углеводородные (нефть, газ, торф, сланцы) и неуглеводородные энергоносители (уран, плутоний и пр.). В сумме они не составляют 1% всех используемых ресурсов, но за счет их необратимой диссипации человек получает возможность интенсифицировать природные процессы возобновления и формировать антропогенные ресурсные круговороты. Как безвозвратное рассеяние неисчерпаемой (практически) солнечной и гравитационной энергии поддерживает функционирование естественных регенерационных механизмов, так необратимое разрушение ископаемых энергоресурсов позволяет обществу ускорять природные циклы ресурсов и создавать новые, искусственные.
Для функционирования ресурсных циклов требуются затраты на добычу и на возобновление природных материалов. Часть этих расходов берет на себя природа. Но со временем общество само начинает затрачивать материалы и энергию на возобновление ресурсов, с регенерацией которых не справляется природа. По соотношению расходов можно выделить три способа сменяющих друг друга взаимодействия общества и природы (рис. 1).
А. "Природа-мать". Ресурсы возобновляются только за счет природных механизмов. Общество тратит энергию лишь на добычу ресурсов и не несет никаких расходов на их восстановление.
Б. "Природа-соратник". Возобновление ресурсов идет за счет как естественных, так и антропогенных механизмов. Это дает возможность увеличивать количество используемых ресурсов и поддерживать интенсивность их круговорота на уровне, недоступном одной природе.
Начало этого этапа взаимодействия общества и природы связано с возникновением земледелия, когда первый крестьянин вернул земле часть полученного осенью урожая для возобновления растительной популяции. Современная цивилизация реализует такую стратегию уже почти во всех видах своей ресурсной деятельности. Использование земледельческих ресурсов сопровождается ростом антропогенных затрат на возобновление возделываемой культуры (зерно на посев, защита растений и др.) и на повышение уровня ежегодного восстановления плодородия почв (удобрения, мелиорация и др.). Естественные пастбища с относительно низким уровнем восстановления фитомассы заменяются более продуктивными посевами кормовых культур. В этом же направлении развивается эксплуатация рыбных ресурсов, рыболовство заменяется рыбоводством. Та же тенденция реализуется при интенсификации использования ресурсов непищевой биомассы. Переход к выращиванию деревьев на плантациях позволяет повысить продуктивность лесных гектаров до 20 раз (Современное состояние..., 1983а,б). Доля звероводства в общем объеме пушных заготовок СССР возросла с 0,2% в 1930-х годах до 95% (Основы..., 1986).
Переход от стратегии "природа-мать" к стратегии "природа-соратник" ставит рост ресурсопользования в зависимость только от увеличения собственных затрат.
В. "Природа-экспонат". Возобновление ресурсов идет только за счет общества, оно полностью обеспечивает все части ресурсных циклов за счет необратимой диссипации невозобновимых энергоресурсов. Природа в этих условиях играет роль лишь "музейного экспоната".
Наиболее логичен этот путь для антропогенно-возобновимых ресурсов. Уже сейчас доля вторичных металлов в общем объеме их производства составляет 30-50% и более, постоянно увеличиваясь, а отходы редких металлов восстанавливаются практически полностью. Проблема создания искусственных круговоротов антропогенно-возобновимых ресурсов давно вышла из сферы фантастики (Рамад, 1981), и даже рассчитано, что вся сталь, необходимая США, может производиться из металлолома (Увеличение..., 1983).
Развитие циклов природно-возобновимых ресурсов также идет в направлении технологий "природа-экспонат". Так, увеличение использования каучука произошло вначале путем создания и расширения плантаций каучуконосов ("природа-соратник"), а затем, по мере дальнейшего повышения потребностей в нем - за счет искусственного получения этого продукта ("природа-экспонат").
Эволюция циклов основных ресурсов
Переход к технологиям типа "природа-соратник" начался с возникновением подсечно-огневого и залежного земледелия. Часть полученной с питанием энергии человек стал тратить на сбор и сохранение семян, обработку земли и изготовление инвентаря, что позволило ему примерно на порядок увеличить объем получаемых ресурсов. Количество продуктов, снимаемых в год с 1 га, выросла с (0,2-100) *103 ккал при собирательстве до 1000*103 ккал при залежном зерновом земледелии в Черноземной полосе России (Люри, 1994), до 7000*103 ккал при подсечно-огневом земледелии, получаемых на выращивании кукурузы в Мексике (Пиментел, 1987), и до 10000*103 ккал на выращивании овощей по неолитической технологии в Новой Гвинее (Рамад, 1981).
Доля вложений в восстановление ресурсов в общих затратах ресурсопользовани увеличилась с 0 до 50-70%, а доля затрат на добычу снизилась со 100 до 50-30%.
При всем том рост объемов ресурсопользования был ограничен. Во-первых, природное восстановление плодородия почв происходит очень медленно и поэтому большая часть территории находилась не под посевом, а под залежью. Во-вторых, урожайность посевов лимитировалась естественным содержанием биогенных веществ в почве, которое, как бы долго участок ни "отдыхал", не могло превысить типичного для данного региона уровня.
Эти проблемы были принципиально решены при переходе к таким системам земледелия, при которых человек начинал вкладывать свои ресурсы в интенсификацию процессов восстановления плодородия почв. Конкретных технологий такого типа было довольно много. Так, на территории Европы доминировало трехпольное земледелие, при котором определенная доля ресурсов, получаемая с лугов и полей, перерабатывалась в животноводстве и вкладывалась в поля в виде органических удобрений. Вложения в восстановление сельскохозяйственных ресурсов, включающие зерно на посев, органические удобрения, работу людей и лошадей для выполнения посевных и мелиоративных мероприятий, выросли до 80% всех затрат ресурсопользования. Переход к трехпольной системе земледелия позволил увеличить долю посевов и общей площади используемых земель до 2/3 и снова снять естественный лимит урожайности, поставив ее в зависимость от количества вкладываемых удобрений. Теперь рост объемов ресурсопользования стал ограничиваться природной продуктивностью лугов, не позволяющей увеличить производство органических удобрений выше определенного уровня.
Переход к современному агропромышленному земледелию ознаменовался еще большим увеличением вложений в восстановление агроресурсов. Важно, что средства на это перестали браться из сферы самого сельского хозяйства, а начали поступать в него извне в форме минеральных удобрений, средств защиты растений. горючего и электроэнергии. Доля регенерационных вложений превысила 80% от всех затрат земледелия, из которых примерно 60% приходится на восстановление плодородия почв и 40% на восстановление сельскохозяйственных культур. Все это позволило еще более увеличить объемы ресурсопользования. Например, вся площадь Черноземья России при 60%-ной распашке в период залежной системы хозяйства могла дать земледельческих продуктов питания 0,4*1016 Дж (потенциальный уровень) в год, при трехпольном земледелии (1900 г.) - 15*1016 Дж и при современном агропромышленном земледелии (1985 г.) - 107*1016 Дж в год.
Современный агропромышленный способ земледелия все же подразумевает значительное участие природы в процессах регенерации агроресурсов. Человек чаще всего не вносит искусственно на поля воду, углекислоту, световую энергию, не контролирует тепловой режим, многие химические почвенные процессы и т.п. Соответствующие возможности природы лимитируют объем воспроизводства агроресурсов и, следовательно, увеличение их сбора. Однако эти ограничения последовательно снимаются в орошаемом земледелии, в посевах на обогреваемом грунте и т.д. Наконец, в тепличном земледелии практически все потребности популяции и субстрата удовлетворяются за счет искусственно вносимых человеком материалов, что позволяет поддерживать воспроизводство и получение продукции на предельно высоком уровне.
Охота давала не более 100*103 ккал/га животных продуктов питания. Переход к самому примитивному отгонному животноводству повысил эту величину до (4000-8000)*103 ккал/га (Бертокс, Радд, 1980), хотя и потребовал от человека тратить практически половину этого количества на уход и содержание животных. Пастбищные технологии, подразумевающие также вложения в повышение продуктивности лугов, увеличили объем ресурсопользования до 15000*103 ккал/га. Новейшие откормочные технологии, при которых человек искусственно выращивает необходимые корма, позволяют получить до 25000-106 ккал/га и более продуктов животноводства.
Использование рыбных пищевых ресурсов проходит такую же эволюцию. К 1990 г. доля продуктов рыборазведения составила 13,7% всего объема потребляемой пресноводной и морской рыбной продукции (World Resources, 1992) и продолжает расти.
Аналогичное положение в лесном хозяйстве. Сейчас в мире ежегодное искусственное лесовосстановление производится на территории более 11 млн. га, что составляет около 0,37% всей площади лесов планеты (World Resources, 1992). В Северной Америке, Европе, бывшем СССР это соотношение еще больше: 0,5-0,8%. При не меньшей заготовительной нагрузке это обеспечивает стабильность и даже увеличение площади лесов. Повышение ежегодных лесопосадок медленнее всего происходит в группе стран с большими лесными запасами, а быстрее всего в тех, которые обделены этим богатством. Следствием этого стала парадоксальная на первый взгляд ситуация: обезлесение характерно прежде всего для стран с большой площадью лесов!
При использовании древесных ресурсов человек не только увеличивает возобновление собственно древесины, но и вовлекает в оборот отходы, образующиеся после потребления изделий из нее, например бумаги. В этом случае происходит формирование искусственных циклов ресурс (бумага) - отход (макулатура) - ресурс (бумага), в которых восстановление происходит полностью за счет человека. Однако, следуя этим стратегическим путем, общество не считает его "желанным", стараясь тем или иным способом избежать роста затрат. Активизация антропогенного восстановления в наибольшей степени проявляется в странах с малыми лесными запасами.
В циклах антропогенно-возобновимых ресурсов принципиально отсутствует такой компонент, как природное восстановление отходов цветных и черных металлов. Истощение природных кладовых заставляет переходить к антропогенной рециклизации отходов. Сейчас 1/3 всего мирового потребления свинца и алюминия приходится на долю вторичных ресурсов, но в некоторых государствах она существенно выше: доля вторичного свинца в Англии - 65%, вторичного алюминия в ФРГ - 40% (World Resources, 1994). Однако огромные объемы ресурсопользования у потребительских гигантов -США, Японии, ФРГ, Англии - достигаются не за счет еще большей интенсификации восстановления отходов, а главным образом путем расширения импорта (World Resources, 1987) и за счет активизации добычи первичного ресурса, когда это позволяют сделать его обширные запасы. Поэтому чем больше обеспеченность страны запасами металлических руд, тем медленнее растет доля вторичных ресурсов в потреблении цветных и черных металлов.
По мере роста объемов ресурсопользования увеличение антропогенного регенерационного вклада сначала ускоряется, затем начинает замедляться. В идеальном виде графики стремятся к S-образному виду, хотя в реальной действительности эти тенденции проявлены нечетко. Богатые страны со сверхвысоким использованием ресурсов не отличаются должной сверхвысокой активностью в их восстановлении, а предпочитают поддерживать и увеличивать достигнутый уровень потребления за счет расширения импорта. Более бедные страны ориентируются на усиление использования первичного сырья, даже несмотря на истощение его запасов. Причины этого связаны с эффективностью использования ресурсов.
Отсюда
Продолжение здесь