Начало воздействия человека на биосферу восходит к неолиту. На ранних этапах истории человечества эти воздействия были незначительными, однако в последующем они стали нарастать. Обратив на это внимание, В.И. Вернадский назвал ту часть биосферы, на которой особенно сильно сказывается деятельность человека, ноосферой. Особенно прогрессирующий характер воздействий на биосферу отмечается в новейшее время, когда деятельность человека в биосфере стала протекать во многих направлениях (рис. 126).
Рис. 126. Исторический рост населения мира
Одним из направлений деятельности человека в биосфере является производство энергии. Оно обеспечивается добыванием и использованием энергоносителей. В частности, с середины XIX в. началось бурное потребление угля, а позднее и нефти. Однако при сжигании энергоносителей образуется множество загрязняющих веществ, которые широко распределяются в биосфере, пересекая границы стран и континентов. Например, ежегодно в результате сжигания жидкого и твердого топлива лишь на электростанциях, ТЭЦ и в домовых котельных в атмосферу выбрасывается около 200 млн тонн двуокиси углерода, 146 млн тонн двуокиси серы, 53 млн тонн окислов азота. В то же время в атмосфере уменьшается количество кислорода, увеличивается доля углекислого газа. Подсчитано, что за последние 100 лет концентрация углекислоты в атмосфере возросла на 12\%. В результате производства энергии в атмосферу попадает также огромное количество частиц золы, которые содержат канцерогенные вещества (пирен, перилен и др.). Уже к 2000 г. более 50\% энергии
произведено на АЭС. Отходы этих электростанций также загрязняют атмосферу.
Следующим направлением является производство промышленных материалов, которое сопровождается не только использованием невосполнимых запасов минеральных веществ и воды, в том числе питьевой, но и образованием в огромных количествах различных отбросов. Например, масса годовых промышленных отбросов, включая химические соединения, в США уже в 60-е гг. ХХ в. составляла около 18х108 тонн. Во всех промышленно развитых странах ежедневно в пересчете на одного человека выбрасывается более 2,5 кг домашнего, строительного, уличного и другого мусора. В мире ежегодно один человек вбрасывает в среднем по нескольку десятков консервных банок и стеклянных бутылок, 10 кг бумаги.
Ежегодно в странах, имеющих химическую лабораторную базу и химическую промышленность, синтезируется около 25 000 новых химических соединений, из которых лишь 500 идет на рынок для использования в сельском хозяйстве, промышленности, медицине и других областях.
Этот гигантский синтез сопровождается выбросом в среду продуктов химии в огромных количествах. Производство различных материалов сопровождается также запылением атмосферы. Например, цементная пыль содержит окислы кальция и магния. Большое распространение получило производство аэрозолей, чистящих и моющих средств, а также химических соединений, придающих материалам водонепроницаемость и другие свойства. Их использование ведет к загрязнению среды обитания.
ДДТ был синтезирован впервые еще в 1874 г., но начиная с 1930 г. его стали использовать в качестве пестицида и препарата против малярийных комаров. Однако уже в 60-е гг. XX в. было отмечено, что это повлекло за собой уменьшение численности птиц в Европе, а в 70-е гг. XX в. было установлено, что он обладает «феминизирующим» воздействием на животных. В частности, под воздействием этого соединения у аллигаторов уменьшается в размерах совокупительный орган, а воздействие метаболитов этого соединения на мужчин сопровождается снижением концентрации сперматозоидов в их эйякулятах, а также развитием крипторхизма. Детальное изучение механизмов действия ДДТ и других сходных химических соединений, загрязняющих окружающую среду, показало, что в организме эти соединения и продукты их распада, будучи по химической структуре непохожими
на естественные эстрогены, все же действуют в качестве эстрогенов или блокаторов андрогенов. Кроме того, не вызывая структурных изменений в генах, они вызывают изменения в экспрессии генов.
ДЭС (диэтилстилбестрол) был синтезирован в 1938 г. и длительное время использовался в животноводстве для стимуляции роста крупного рогатого скота, а в медицинской практике – для предупреждения выкидышей. Однако в 70-е гг. прошлого века было установлено, что у девочек, родившихся от матерей, принимавших этот препарат, развивается вагинальный рак. Кроме того, ДЭС обладает эстрогенной активностью, сопровождающейся неблагоприятными последствиями для людей.
Помимо названных химических соединений, известны и другие синтетические соединения, которые опасны не только тем, что они загрязняют окружающую среду, но и своим механизмом воздействия на человека и животных. Будучи непохожими по химической структуре на гормоны, они тем не менее мимикрируют сигнализирующие действия естественных гормонов. В результате этого такие химические соединения-загрязнители получили название средовых гормонов. Образно говоря, токсичность некоторых химических загрязнителей окружающей среды является результатом «естественного» сигнала, посланного «неестественной» молекулой.
Особого внимания заслуживает рассмотрение вопроса о химических соединениях, используемых в качестве пищевых добавок, поскольку в последние годы у многих сложилось представление о том, что применение пищевых добавок является одним из условий массового производства продуктов питания.
Пищевые добавки классифицируют на несколько групп:
1. Красители. Эти химические соединения применяют для улучшения товарного вида мяса, овощей и фруктов.
2. Консерванты, антиокислители, стабилизаторы и эмульгаторы. Эти химические соединения используют для обеспечения сохранности продуктов питания в течение длительного времени при разных условиях хранения. Ими обрабатывают продукты как животного, так и растительного происхождения.
3. Усилители вкуса и аромата. Эти химические соединения широко распространены в производстве продуктов как животного, так и растительного происхождения.
4. Актифламинги. Эти добавки представляют собой химические соединения, препятствующие образованию пены при разливе соков,
а также слеживанию сахара, соли, муки и других сыпучих продуктов питания. Хотя биологическая эффективность многих добавок неизвестна, тем не менее продукты с пищевыми добавками нельзя считать экологически чистыми.
Наконец, химический синтез сопровождается бесконтрольным выбросом в среду побочных продуктов химии в огромных коли- чествах, часть которых обладает мутагенными (канцерогенными) свойствами. Некоторые химические соединения в обычных условиях кажутся безвредными. Однако попав в организм, гидролизуются там и превращаются в мутагены.
Традиционным направлением деятельности человека в биосфере является производство пищи. В течение первых тысячелетий своей истории человек был хищником и травоядным, а земля в начальный период земледелия могла прокормить лишь 10 млн человек. В настоящее время в мире производится такое количество белка, которого достаточно для удовлетворения потребностей населения лишь наполовину. Между тем, по данным ООН, численность населения Земли в 2000 г. составила 6 млрд человек, а еще через 10 лет превысит 7 млрд. По этой причине необходимо иметь продовольствия как минимум в два раза больше, чем сейчас. Однако производство пищи также сопровождается неблагоприятными последствиями для окружающей среды.
Одно из традиционных направлений в производстве пищи заключается в распахивании новых земель, рубке леса. Уже сейчас пахотные земли занимают 1,3 млрд га (10\% поверхности Земли). Однако распахивание почвы ведет к ее эрозии. Для достижения высоких урожаев прибегают к обильному орошению и химическим удобрениям, которых в мире ежегодно в почву вносят около 60 млрд тонн. Для защиты растений в сельском хозяйстве широко используют различные пестициды, гербициды и дефолианты, которых в мире сейчас производится около 2 млн тонн ежегодно. Эти химические вещества загрязняют среду. Для консервирования и улучшения товарного вида продуктов питания также используют химические вещества, которые попадают в организм людей. К этому следует добавить, что хозяйственная деятельность человека в природе всегда сопровождалась изменением численности видов животных и растений. Например, в период с 1600 по 1974 г. с лица Земли исчезло 63 вида и 55 подвидов млекопитающих. Продолжающееся разрушение мест обитания животных создало угрозу еще для 449 видов позвоночных. В частно-
сти, продолжающаяся чрезмерная добыча и отлов угрожают 121 виду млекопитающих, 53 видам птиц, 19 видам рыб, 47 видам рептилий.
Такое направление деятельности человека, как транспортиров- ка людей, промышленных и сырьевых материалов, также сопровождается резкими изменениями в биосфере. Например, авиалайнер за время рейса Москва-Нью-Йорк расходует свыше 50 тонн кислорода. Транспортировка различных сырьевых материалов часто сопровождается их потерями, загрязняющими землю и водоемы. Например, в последние годы сброшено в моря и океаны около 0,2\% перевозимой нефти.
Эти и другие направления деятельности человека привели к резким изменениям в биосфере, к нарушениям равновесия во многих экологических системах, что создало для человека новое физическое, химическое и биологическое окружение. Диалектика преобразующей деятельности человека заключается в том, что возникли новые противоречия между биологическими особенностями человека и созданными им в результате преобразующей деятельности факторами среды, многие из которых являются опасными для его здоровья, являясь мутагенами и канцерогенами, а также другими патогенетическими факторами.
Но еще большая угроза человечеству возникла в связи с перспективой ядерной войны. Как считали эксперты Всемирной федерации научных работников, если произойдут взрывы двух ядерных бомб мощностью около 5-10 тыс. Мт, то только в результате действия ударной волны сразу погибнет 750 млн человек, а в результате совместного действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации будет уничтожено около 1,1 млрд человек и еще около 1,1 млрд человек получат ранения и будут нуждаться в медпомощи. Таким образом, 30-50\% мирового населения станут непосредственными жертвами войны.
Однако в случае ядерного конфликта могут быть и долговременные биологические последствия, причем не менее серьезные, чем непосредственные. Пыль и сажа, образующиеся в результате взрыва, поглотят и рассеют солнечный свет, понизят температуру. Над Северным полушарием интенсивность света может упасть до 1\% нормы, а температура понизится до -40 ?С. Доза радиации на площади, составляющей 30\% суши, повысится до 500 рад. В последующие несколько недель более чем на половине территории средних широт Северного полушария радиоактивные осадки создадут внешнюю дозу облучения, превышаю-
щую 100 рад. Радиоактивные вещества будут отлагаться в щитовидных железах, костях, желудочно-кишечном тракте, в молоке матерей. После оседания пыли частично разрушится слой озона окислом азота, образующегося при ядерном взрыве. В Южном полушарии минимальный уровень освещенности составит 10\% нормы, температура поверхности Земли достигнет -18 ?С, а ультрафиолетовое излучение будет выше нормы на десятки процентов в течение нескольких лет. Затемнение приведет к прекращению фотосинтеза, многие растения погибнут из-за недостатка света, что вызовет нарушения в цепях питания. Снижение температуры губительно отразится на урожае зерновых, ибо, например, летом посевы пшеницы гибнут уже при -5 ?С, а рис и сорго не образуют семян при +15 ?С. Кукуруза очень чувствительна к температуре ниже 10 ?С.
Поскольку 30\% площади суши на средних широтах получит дозу проникающей радиации не менее 500 рад, то при губительной дозе для человека в 350-500 рад за 48 часов смертность составит около 1 млрд людей. Поскольку сажа и пыль будут поглощать УФ-излучение, это приведет к повреждению иммунной системы, роговицы глаз и к катаракте у оставшихся в живых.
Воздействие низких температур, пожаров, радиации, сильных ветров будет сопровождаться разложением экосистем, размножением вредителей. Животные погибнут от голода, морозов и отсутствия воды. В результате миграции животных начнется распространение болезней. В конечном итоге сток токсических веществ и дождевой смыв радиоактивных веществ приведет к гибели животного мира. Особенно чувствительными окажутся тропические леса, ибо растения тропиков и субтропиков не имеют механизма покоя, позволяю- щего выдерживать им температуры даже выше нуля.
Четкие представления о последствиях ядерной войны являются мощным фактором дальнейшей активизации антивоенных движений.