Рассмотрим современный техногенный круговорот веществ.
Из
120 Гт ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых за год мировой
экономикой, только 9 Гт (7,5 %) преобразуется в процессе производства в
материальную продукцию. Более 80 % этого количества возвращается в
основные фонды производства. Только 1,6 Гт составляют личное
потребление людей, причем 2/3 этой массы относится к нетто-потреблению
продуктов питания.
Из окружающей среды все люди потребляют 3,6 Гт
питьевой воды и 1,2 Гт кислорода. В атмосферу возвращается 1,6 Гт
выдыхаемых углекислого газа и паров воды; при этом выделяется 18 ЭДж
теплоты. В водоемы и на поверхность Земли поступает 4 Гт жидких и 0,8
Гт твердых отходов. Материальный нетто-баланс человечества как
биологического вида (без современного общественного производства)
необычайно велик и во много раз превосходит материальный бюджет любого
другого вида животных, но в целом почти вписывается в глобальный
биотический круговорот и создает лишь часть современных экологических
проблем. Надо помнить также, что человек контролирует большую массу
растений и животных многих видов, которые вне человеческого хозяйства
либо вообще не могли бы существовать, либо вносили бы незначительный
вклад в экосферный обмен веществ. Наиболее серьезные проблемы связаны с
потреблением биоресурсов, энергетикой и промышленным производством.
Техногенный
материальный круговорот принципиально отличается от биотического
круговорота, прежде всего высокой степенью разомкнутости. Поэтому его
правильнее было бы называть не круговоротом, а ресурсным циклом. Можно
сказать, что такой колоссальный механизм создан для обеспечения
нетто-потребления людей ничтожной долей веществ и материалов,
участвующих в цикле. По существу, речь идет всего лишь о 400 млн. т в
год товаров сверх потребления продуктов питания, воды и воздуха, или о
63 кг в год на одного жителя Земли. Коэффициент полезного действия всей
этой грандиозной системы чрезвычайно низок: 0,003.
Другими словами, материальная эффективность современной индустриальной цивилизации близка к нулю.
Почему-то теоретики, озабоченные эффективностью макроэкономики, не обращают внимания на этот фундаментальный факт.
Ежегодное
изъятие около 10 Гт сухого вещества биомассы в виде сельхозпродукции,
древесины и морепродуктов составляет почти 5 % продукции фотосинтеза на
суше. Но кроме этого за счет антропогенного уменьшения биомассы и
продуктивности естественных экосистем, замещения их агроценозами,
вырубки лесов, опустынивания, техногенной деградации и т.п. человек
косвенно переводит в антропогенный канал еще 7—10 % первичной продукции
экосистем суши, в целом снижая продуктивность земной биосферы примерно
на 10—12 %. Именно это расценивается как основное вмешательство
человека в природные процессы.
Общая масса отходов современного
человеческого хозяйства и продуктов техносферы (за исключением простых
газообразных веществ, участвующих в обмене кислорода, азота и паров
воды) составляет не менее 140 Гт в год. Это количество распределяется
между водоемами, воздухом и поверхностью земли приблизительно в
соотношении 1 : 2 : 6.
Сжигание 10 Гт ископаемого топлива,
сжигание и биологическое окисление (в том числе в организме людей) более
6 Гт изымаемой растительной биомассы и другие производственные
окислительные процессы отнесены в балансе к массообмену в атмосфере.
Они сопряжены с потреблением 30—31 Гт кислорода и возвращением в
атмосферу 35—37 Гт углекислого газа и других окислов, а также паров
воды (не считая техногенного испарения свободной воды). Вместе с ними в
воздух попадают многочисленные загрязнители атмосферы, выделяющиеся
при производственных процессах и работе транспорта.
Все отрасли техносферы потребляют огромное количество воды — около 5000 км3/год.
Оно соответствует почти 1/5 объема влаги, вводимой в планетарный
круговорот транспирацией всех растений суши. Скорость оборота воды в
техносфере во много раз больше, чем в биосфере.
С учетом
потребляемого воздуха и добываемого природного газа техносферный
газообмен составляет более 150 тыс. км3/год, что превышает 1/4
биосферного газообмена. Почти такое же соотношение существует между
выделением техногенной теплоты и годовым протоком энергии фотосинтеза.
Таким образом, к концу ХХ столетия человечество на 20—25 % увеличило
обмен веществ и энергии на планете.
Наиболее серьезно
вмешательство техногенеза в биосферный обмен органических веществ.
Напомним, что по закону распределения деструкции вновь образованного
органического вещества между разными группами гетеротрофных организмов
для крупных консументов допустимо изъятие не более 1% ежегодной
продукции биосферы («правило одного процента»). Таким образом, человек,
ставший самым мощным в природе конечным консументом, во много раз,
почти на порядок, превысил естественный норматив.
Существенным
отличием техногенного массообмена от биотического круговорота является
то, что техносферный круговорот веществ существенно разомкнут и в
количественном, и в качественном отношении.
Поскольку техногенный
массообмен составляет заметную часть глобального круговорота веществ,
своей разомкнутостью он нарушает необходимую высокую степень
замкнутости биотического круговорота, которая выработана в длительной
эволюции и является важнейшим условием стационарного состояния биосферы.
Это означает весьма серьезное нарушение биосферного равновесия.