Проф. Байко Димитров Байков, д н. Основи на екологията ІІ допълнено и преработено издание София Съдържание

1. Промени в климата на основа на локални промени в концентрацията на метан, аерозоли, промени в концентрацията на озона и т. н.

2. Замърсяване на космоса и очаквани промени в интензивността на слън­чевата радиация.

3. Намаляване на съдържанието на озон в отделни региони и респективно отражение върху функционирането на екосистемите.

4. Замърсяване на атмосферата с азотни и серни окиси и предизвикани от това киселинни валежи.

5. Замърсяване на определени региони от световния океан и особено небла­гоприятното замърсяване на свързаните с океана морета, в т. ч. и Черно море.

6. Намаляване и замърсяване на повърхностните водоеми и подпочвените води, нарушаване на баланса между повърхностните и подземните води.

7. Радиоактивно замърсяване на локални участъци и някои региони поради неспазване технологиите за добив на уран или пропуски в експлоатацията на ядрени електроцентрали и други съоръжения (в т. ч. и за медицински цели).

8. Промени в кларка на някои химични елементи в резултат на замърсяване на въздуха, водите и почвата при добив на различни химични елементи и съединения. Освен значимо повишаване на съдържанието на тежки мета­ли в много региони на страната, следва да се отбележат и тежките последици от засоляването на почвите - процес на повишаване на съдържанието на различни минерални соли в резултат на нерационалните технологии на напояване на селскостопанските площи, които се прилагат в много страни.

9. Нарастващо натрупване върху земната повърхност на токсични и радиоактивни вещества, битови и промишлени отпадъци, между които особено значение за бъдещето на екосистемите имат токсичните отпадъци и тези, които са с продължителен период на разграждане, каквито са пластмасите. Изключително значим факт е образуването на силно токсични съединения в резултат на протичащи в почвата или водоемите вторични реакции. Причина за трагедията на жителите от залива Минамата е, че малките количества неорганични живачни соли в морските води се превръщат в силнотоксичния метилживак. През последните години бе установено, че в сметищата се получава р-диоксин, едно от най-силно токсичните съеди­нения с канцерогенно и мутагенно действие.

10. Нарушаване на глобалното и регионалното екологично равновесие, съотношението между екологичните компоненти, в т. ч. и неблагоприятни промени на границата световен океан - суша. Между многото примери в тази насока следва да се отбележи „нашествието на океана" - абразията на бреговата линия, която стана актуална и за страни, граничещи с относително малки водоеми, каквато е България.

11. Нашествие на пустинята, като се увеличава не само територията, но и интензивността на процеса на опустиняване.

Причината за този неблагоприятен процес е фактът, че биосферата като система се подчинява на закона на Лъо Шателъо-Браун ((усилване на противодействието на оказвано въздействие). При нарушаване на този закон се нарушава процесът на самовъзстановяване, а в някои случаи се достига до процеси на деструкция. Последни изследвания показват, че законът на Льо Шательо-Браун се нарушава при човешката дейност и това е една от причините за нашествието на пустинята.

12. Ерозията на почвата, която се превръща от локален в глобален проблем. През последните 30 години световният фонд от обработваеми земи се е съкратил със 150 млн. ха. Сега интензивността на този процес е със скорост 7,5 млн. ха годишно. Предполага се, че в началото на ХХІ век 32 % от обработваемите земи са частично или напълно ерозирали.

13. Намаляване на тропическите гори и горските екосисеми на тайгата, ко­ето е причина за нарушаването на баланса на кислорода и интензивно намаляване на видовото разнообразие от растения и животни. Между многото тревожни прогнози е приемлива тази за изчезване на около 10 000 вида гръбначни животни и растения в резултат на изсичането на горите.

14. Поради намаляване на видовото разнообразие и освобождаване на екологични ниши, поява на нови, смъртоносни за човека, животните и растенията причинители на заболявания. Реймерс (1994) посочва, че поради неразумната човешка дейност и освобождаването на екологични ниши, възникват нови смъртоносни заболявания, каквото е СПИН при човека и причинителя на левкозата при говедата. Опасността от тези причини­тели на болести следва да се преценява, като се има предвид, че плътността на популацията, респективно нейното свръхмерно нарастване, води до епи­демични взривове. Като се има предвид свръхвисоката плътност на човеш­ката популация, следва да се приемат като твърде вероятни прогнозите, че СПИН ще бъде чумата на ХХ1 в.

15. Абсолютна пренаселеност на Земята и относително демографско пренасищане на отделни региони, което е причина за остро протичащи локални и регионални екологични кризи.

16. Влошаване на жизнената среда на живеещите в градовете поради нарушаване на принципа за оптималността в структурата на системата (мегапо-лисите са причина за множество екологични, здравни и социални проблеми), замърсяването на жизнената среда, в т. ч. и шумовото замърсяване, дискомфорта на живеещите във високи сгради, напрежението, което съществува в градовете, загубата на социални контакти и др., са причина за поява на специфични заболявания (вж. по-нататък) и за намаляване продължителността на живота на живеещите в градовете.

2. Внасяне на ксенобиотици в екосистемите.

3. Неблагоприятни промени в параметрите на екологичните фактори.

4. Неблагоприятни въздействия върху организмите, в т. ч. и върху здравето на човека.

Подчертаваме условността на това диференциране, тъй като в много случаи нарушаването на кръговрата на материята е свързано с получаването на несвойствени за екосистемата химични вещества (ксенобиотици). Например при изгарянето на битови отпадъци в САЩ (вместо депонирането им в почвата и включ­ването в кръговрата на веществата) бе установено получаването на р-диоксин -най-токсичното химично съединение, което е ксенобиотик. Неблагоприятните въздействия върху съществуването на представителите на флората и фауната, в т.ч. и върху здравето на човека, са интегрален критерий за въздействието на променената жизнена среда в резултат на промени в енергетиката, движението на материята, внасянето на ксенобиотици, но в същото време са чувствителен и обективен индикатор за наличието на екологична криза. Известно е, че живото вещество е най-чувствително към неблагоприятните промени на средата.

12.НООСФЕРА
Фундамент за хармонизиране на взаимоотношенията „общество-природа" е учението за ноосферата на Вернадски (1945) и неговото обогатяване като теория и практически насоки през следващите десетилетия. Появата на Хомо сапиенс предопределя неизбежността на ново състояние на биосферата - нейния преход към ноосферата. Като анализира възможностите на човешкия разум, на научната мисъл като планетарно явление и нейното влияние върху производствената дей­ност на човека в „Научната мисъл като планетарно явление" (издание 1977), Вернадски формулира следните изводи:
1. Научното творчество е силата, с която човекът променя жизнената си среда, биосферата, в която живее.

2. Промените в биосферата са неизбежно явление, съпътстващо растежа на научната мисъл.

3. Поради това, че среда на живота е организираната и свързана в система от живото вещество структура на планетата - биосферата, която е с про­дължително геологично съществуване, включването в нея на нов фактор, който я променя, човешкият интелект, научните изследвания и научните резултати като продукт на този интелект, следва да се разглеждат като природен преход на биосферата в нова фаза, ново състояние - ноосфера.

4. Сега човечеството установява факта на промяната на биосферата в ноос­фера много по-ясно, отколкото е било възможно преди. Промените в струк­турата и функционирането на биосферата пред нас се разкриват като обективен природен закон. Нови науки - геохимия и биогеохимия, матема­тически модели в екологията - дават възможност да се разкрие обектив­ността на някои важни характеристики на процеса посредством прилагането на математически модели.

Хаотичното развитие, основано на процесите на естествена саморегулация, постепенно се заменя с определена от човека насока на промени в биосферата. Възможностите най-общо са две. Едната е вече добре позната и изстрадана от човечеството, това е антропоцентричният подход във взаимоотношенията общес­тво - природа, самочувствието на човека да бъде господар на природата и посте­пенно да доведе биосферата до екологична криза с тенденция тя да се превърне в екологична катастрофа. За разлика от това наречено от много автори „твърдо" управление, преходът от биосфера към ноосфера и функционирането на ноосферата се характеризират с хармонизиране на взаимоотношенията „общество - природа". Основен принцип е осъзнаването на факта, че човек е само един от многото видове, обитатели на общия дом на всички живи същества - Земята, че той също зависи от екологичните закони, поради обективното действие на които, ако не ги познава, рискува собственото си съществуване и бъдещето на биосферата.
Едно от съществените различия на ноосферата от биосферата е ускоряването на еволюционните процеси: устойчивото състояние на биосферата е продължило десетки милиони години, докато ноосферата се променя с все по-ускоряващи се темпове от столетия в началото на промените до десетилетия през втората половина на ХХ в.

Продължилата милиарди години еволюция на биосферата е осигурила нейната устойчивост във времето при определена динамика на външните въздействия (които не са драстични и могат да бъдат компенсирани с хомеостатичните механизми на отделните системи, които формират биосферата). Естественият отбор и сложните процеси на еволюцията, т. е. съвместната еволюция на видовете, формиращи популациите и биоценозите, са формирали колосална „буферна" възможност на биосферата, която я прави устойчива на промените в околната среда както на космически, така и на земни въздействия.

Досега единствено човекът е намалявал „буферните" възможности на биосферата, а това е ограничавало нейната устойчивост: промените в атмосферата, ли-тосферата и хидросферата, селекционирането на нови сортове растения, нови по­роди животни, които интродуцира в нови местообитания, намаляването на видовото разнообразие и др., са фактори, които нанасят рани върху устойчивостта на биосферата. Една от стратегическите цели сега, когато човечеството поема отговорността за развитието на биосферата, е да я превърне в ноосфера, което означава, освен казаното дотук, и възстановяването на устойчивостта на систе­мата чрез възстановяване на видовото разнообразие и ограничаване на ареала на човешката дейност, която както бе посочено според Одум и Одум (1975), не трябва да превишава 40 % от земната повърхност.

Актуален е въпросът как протича еволюцията на биологичния вид Хомо сапиенс в прехода от биосфера към ноосфера. Много автори са привърженици на тезата, че човекът се е „изплъзнал" от механизмите на естествения отбор и е продукт на културен биосоциален еволюционен процес. Още през 1923 г. Кольцов изказва предположение, че през последните 8-10 хил. години напрежението на естестве­ния отбор в човешките популации се е понижило стотици пъти. Приема се, че еволюцията на човека се характеризира със забавяне на темповете, а освен това, като резултат от развитието на цивилизацията, се ограничава факторът случай­ност в еволюцията на човека. Във връзка с това възникват проблеми със здравето на човека и продължителността на живота му. Проблемът се комплицира и от факта, че променените в резултат на човешката дейност биотични взаимоотношения в екосистемите са причина за появата на нови болести поради освобожда­ването на екологични ниши. Според Реймерс (1994) именно свободните екологични ниши и намалената устойчивост на човешкия организъм са причина за епидемичните мащаби на СПИН и други заболявания, доскоро непознати или които не са имали летален изход.

От гледна точка на реализация на хармонията между общество и природа следва да се посочат и други различия между биосфера и ноосфера. Геохимичната дейност на човека е причина за промяна на биогеохимичните цикли на много химични елементи и съединения. Тези промени се характеризират с ускоряването на кръговрата на материята и с въвличането на нови химични елементи. Вернад­ски (1945) пише, че в древността са били използвани 18 химични елемента, към XVII в. броят им нараства на 25, през XVIII в. е 29, през XIX в. - 62 и през 1915 г. - 69. Седемдесет години по-късно в производствената дейност на обществото се използват всичките 89 елемента, включени в таблицата на Менделеев, и започва получаването и използването на химични елементи, които не са открити в природата - например трансурановите.

Ноосферата е много по-разнообразна в геохимично отношение от биосферата. Реферативната служба на Американското химично дружество е регистрирала 30 млн. нови химични съединения, синтезирани от човека. За 60-70 хил. от тях е доказано, че са замърсители на природата и застрашават здравето на хората. Синтезирани бяха пластмасите - органични съединения с голяма устойчивост спрямо факторите на околната среда, което ги прави опасни за функционирането на екосистемите и биосферата. Известни са и изключително токсични съедине­ния, създадени от човека (диоксини и дибензофурани), които могат да предизвикат екологична катастрофа, тъй като освен изключително високата си токсичност, се отличават с възможностите за избирателно натрупване. Ноосферата, респективно хармонизирането на взаимоотношенията общество - природа, изискват усъвършенстване на технологиите, за да се сведат до минимум опасните отпадъци (между които е диоксинът), да се премине към използване на материали, които се разграждат в околната среда за сравнително кратки срокове, да се минимализират изделията в рамките на приемливото, за да се намали разходът на суровини и енергия.

Друга характерна особеност на ноосферата в сравнение с биосферата е интензивното използване на енергия и използването на нови енергийни източници: ядрената енергия, енергия, получавана от възстановими енергоносители: директно трансформиране на слънчевата енергия в електрически ток, енергия на биомасата, енергия на приливите и отливите, геотермална енергия, ветрова енергия и т. н.

Както бе посочено, за ноосферата е характерно интензифициране на кръговрата на материята. Тук следва да се подчертае, че се ускоряват процесите на синтез на органичните вещества и на разграждането им до неорганични соли и вода. Увеличаването на първичната и вторичната биологична продукция решава гло­бален за човечеството проблем - неговата прехрана в условията на демографски взрив. Важно е да се намерят научни решения и практически подходи за решава­нето и на друг проблем, който беше описан като криза на биоредуцентите, т. е. да се възстанови балансът на движение на материята в отделните трофични равнища и преди всичко на равнището на биоредуцентите.

Ноосферата функционира със същите информационни потоци, които са характерни за биосферата, но определяща е ролята на социалната информация. Освен това многократно нараства скоростта на предаване на информацията, нараства нейното разнообразие (печат, електронни медии и т. н.). По тази причина се твърди, че развитието на ноосферата се съпровожда от „информационен взрив". С оглед хармонизирането на взаимоотношенията общество - природа е важно да бъдат предпазени организмите от неблагоприятното въздействие на физичното замърсяване на биосферата - множеството източници на различни по характеристика вълнови излъчвания. За да бъде спасен човекът от неблагоприятното въздействие на тези замърсители, те трябва да бъдат изолирани (според Реймерс 1994) в непропускливи за лъчите обвивки, т. е. предаването да става чрез кабели. Постепенно трябва да се промени характерът на информация, предавана чрез печата. Вече са създадени структури подобни на компактдискове, които само на един лист могат да запишат информация, равняваща се на информацията, която се съдържа в средно голяма книга.

Наличието на положителни обратни връзки е важна характеристика на ноосферата. Те ускоряват еволюцията и, но намаляват нейната устойчивост. Например изсичането на горите много често се последва от създаване на насаждения от културни растения, които се отличават с висока първична продуктивност. Моно-културното земеделие обаче за сравнително кратко време води до негативни последици за екосистемата: то става предпоставка за ерозия на почвата и за намаляване на почвеното плодородие. Следващата стъпка е изсичането на нови гори и задълбочаването на екологичния проблем до екологична катастрофа на относително големи територии. За избягването на подобни последици е необходимо да се стимулират отрицателните обратни връзки, които са в основата на саморегулацията и устойчивостта на системата.

Ноосферата е най-крупната система на нашата планета, която, за разлика от биосферата, съществува и се ръководи от човека. Според редица учени, за да е възможно природосъобразното функциониране на тези по същество антропогенни екосистеми, образуващи нова структура, е необходимо централизирано управление. Както показва опитът досегашната практика на автономно управление на всяка от антропогенните екосистеми, много често е причина за екологични кризи и за нарушаване на принципите на управление, които се базират на обективно действащите екологични закони.

Обществеността се вълнува от отговора на въпроса реално ли е превръщането на биосферата в ноосфера. От гледище на науката проблеми за това няма. Както бе посочено с много факти, преходът от биосфера към ноосфера е императив, от който зависи бъдещето и съществуването на човечеството.

Освен учението за ноосферата, за да стане този императив реалност, е необходимо познаването и прилагането в практическата дейност на хората на редица обективнодействащите екологични закони.
Екологизация на технологиите.
В началото на този раздел ще маркираме някои граници, извън които човешката дейност е недопустима, тъй като води до разрушаване на екосистемите и на биосферата. Като обобщава редица екологични закони, Реймерс (1994) формулира Правилото за един и десет процента. Прагът на нарушаване на стационарното състояние на екосистемите, е когато потреблението на енергия достигне 1 % (норма на потребление) и прагът на саморазрушаване е 10 % потребление. За равнището на популацията превишаването средно с 10 % на броя на иззетите или унищожени индивиди извежда популационната система от равновесие. За глобалната енергийна система допустимата норма е 0,1 - 0,2 % от общото количество енергия, превишаването на които води до екологична катастрофа.

Съвременните технологии се подчиняват на Закона за увеличаване на наукоемкостта на общественото развитие като задължителен елемент на прехода от биосфера към ноосфера. В постиндустриалното общество най-ефективно е наукоемкото производство. То не изисква увеличаване на трудовите ресурси, но за него е задължителна интензификацията на умствения труд. Вече е нужна не мускулна сила, а висока квалификация. Тази особеност на съвременното наукоемко производство е един от акцентите за решаването на демографските проблеми - за семейство, което живее в развито в икономическо отношение страна при гарантирано здравеопазване и ниска детска смъртност, основен проблем е осигуряването на висока квалификация на децата с оглед тяхната реализация и обществен престиж.

Наукоемкото производство е реално само при наличие на генетично, физически и психично здрави, с висок интелект хора, които да живеят в оптимална жизнена среда, преценена по екологични (абиотични и биотични) фактори, социални и икономически показатели.

Според прогнози на ЮНЕСКО и Световната банка през следващите години над 40% от заетите в различни отрасли на стопанството ще бъдат с висше образование.

Характерно за екологосъобразните технологии е, че те се разработват и прилагат в практиката при строги както екологични така и икономически ограничения. Тези ограничения представляват неразривно единство, нарушаването на което е причина за компрометиране на идеята за екологизация. Екологичните ограничения включват не само контрол върху замърсяването на природата и други антропогенни нарушения в жизнената среда в т. ч. и екологичното равновесие, но и опасни (реални или потенциални) генетични, психологически и други промени в самия човек. Съвременните технологии се създават при строго съблюдаване на Правилото „екологично - икономично": Икономичното изразходване на ресурсите и тяхното съхранение е изгодно както в социално, така и в икономическо отношение. Очевидно е единството: икономическото изразходване на суровините (екологично ограничение) е свързано с намаляването на себестойността на продукцията, т. е. отговаря на икономическите ограничения.
Съвременните технологии следва да имат за научен фундамент „Железните" закони за опазване на природата, формулирани от Ерлих (1983):
1. При опазване на природата са възможни само успешна отбрана или отстъпление. Настъплението е невъзможно: видът или екосистемата, веднъж унищожени, не могат да бъдат възстановени.

2. Продължаващото нарастване на числеността на населението и опазването на природата взаимно си противоречат.

3. Икономическата система, обхваната от манията на растежа и опазването на природата, принципно са противоречиви.

4. Не само за всички живи същества, но и за човечеството представлява смъртна опасност представата за това, че при използване на ресурсите трябва да се вземат под внимание само най-близките цели и непосредствените блага за човека.

5. Аргументите за естетичната ценност на различните форми на живот, за интереса, който те представляват, както и призивите за съчувствие към заплашените от изчезване видове са безпредметни. Опазването на приро­дата следва да се оцени като въпрос на благосъстоянието и в по-далечна перспектива - запазването на видаХомо сапиенс .

Съвременните технологии трябва да се разработват при спазване на Принципа за разумната достатъчност и допустимия риск: разширяването на производствената дейност на човека не трябва да предизвиква социално-икономически и екологични катастрофи. Принципът на разумната достатъчност произтича от Закона за оптималността, който бе анализиран в предшестващите раздели. Сега, в условията на повишена наукоемкост на производството, е необходимо да се смени типа на растеж на производството: от екстензивно то трябва да премине в интензивно, от пространствено разширяващо се към пространствена ограниченост, за да се стигне до тези 40 % от земната повърхност, върху които трябва да се ограничи цялата човешка дейност. Допустимият риск има конкретни измерения: допълнителна смъртност не повече от 1 човек на милион за година и загуба на не повече от 5 % от видовия състав на екосистемата за срока на негативно въздействие. Тези параметри са приемливи само при технологични решения, за които не съществува алтернатива. Сега основна тенденция е търсенето на нови алтернативни технологии, които да ограничат риска както за здравето на хората, така и за нарушаване на структурата на екосистемите.

Пример за нарушаване на този принцип е развитието на атомната енергетика, някои от които бяха разгледани в предишните раздели. Предвид значението на човешкия фактор при преценка на риска, не е възможно точно да се прецени вероятността от аварии в атомните електроцентрали: теоретичната вероятност на всеки 5 години да има по 1 крупна авария е причина сегашната атомна енергетика да се прецени като социално безперспективна, а технологиите за съхранение на ядрените отпадъци като екологично недопустими. По тази причина благодарение на научните постижения в ядрената енергетика човечеството е пред прага на принципно нови разработки на ядрени реактори, с минимален риск от ядрени катастрофи и ефективно използване на ядреното гориво. Разумният риск обаче изисква компетентност и комплексност при преценката. Почти десет години се води дискусии имат ли „право на съществуване" малките енергоблокове на АЕЦ-Козлодуй. Привържениците на идеята България да стане зависима в енергийно отношение от други страни са категорично за затваряне на тези блокове. Анализи през последните месеци на 2008 година показват, че 3 и 4 блок реактори имат надежден експлоатационен ресурс, а тяхното затваряне задълбочава проблема с емисиите на парникови газове от ТЕЦ и това ще стане причина за разходи от порядъка на 1 млрд долара годишно, поради факта, че България е ратифицирала протокола от Киото за ограничаване замърсяването на атмосферата.

Когато се анализират съвременните екологосъобразни технологии, трябва да бъдат преодолени три основни недостатъка на досегашните технологични решения и организация на производството, които се дължат на недостатъчна информация или непознаване на постиженията на науката и техниката.