Влияние человека на Землю и окружающую среду.

Введение

Влияние человеческой деятельности на Землю и окружающую среду

Влияние человека на окружающую среду (или антропогенное воздействие на окружающую среду) относится к изменениям в биофизической среде, экосистемах, биоразнообразии и природных ресурсах, вызванным непосредственно или косвенно человеческой деятельностью. Изменение окружающей среды для удовлетворения потребностей общества (например, в созданной среде) приводит к серьезным последствиям, включая глобальное потепление, деградацию окружающей среды, массовое вымирание и потерю биоразнообразия, экологический кризис и экологический коллапс. К некоторым видам человеческой деятельности, наносящим ущерб (прямо или косвенно) окружающей среде в глобальном масштабе, относятся рост населения, неолиберальная экономическая политика и быстрый экономический рост, чрезмерное потребление, чрезмерная эксплуатация ресурсов, загрязнение и обезлесение. Некоторые из этих проблем, включая глобальное потепление и потерю биоразнообразия, рассматриваются как представляющие собой катастрофические риски для выживания человеческого вида. Термин "антропогенный" обозначает эффект или объект, являющийся результатом человеческой деятельности. Впервые этот термин в техническом смысле использовал русский геолог Алексей Павлов, а впервые на английском языке – британский эколог Артур Тансли применительно к влиянию человека на климаксные растительные сообщества. Атмосферный ученый Пол Крутцен ввел термин "Антропоцен" в середине 1970-х годов. Этот термин иногда используется в контексте загрязнений, вызванных человеческой деятельностью с начала сельскохозяйственной революции, но также применяется в широком смысле ко всем значительным воздействиям человека на окружающую среду.

Избыточное потребление

Сверхпотребление – это ситуация, когда использование ресурсов превышает устойчивую емкость экосистемы. Его можно измерить с помощью экологического следа – подхода к учету ресурсов, который сравнивает спрос человечества на экосистемы с количеством вещества, которое экосистемы планеты способны восстанавливать. По оценкам Global Footprint Network, текущий спрос человечества на 70% превышает скорость восстановления всех экосистем планеты в совокупности. Продолжительная тенденция к сверхпотреблению ведет к деградации окружающей среды и, в конечном итоге, к потере ресурсной базы. На общее воздействие человечества на планету влияет множество факторов, а не только численность населения. Важны их образ жизни (включая общий уровень благосостояния и потребление ресурсов) и производимое ими загрязнение (включая углеродный след). В 2008 году газета The New York Times сообщила, что жители развитых стран потребляют такие ресурсы, как нефть и металлы, почти в 32 раза быстрее, чем жители развивающегося мира, составляющего большинство населения планеты. Человеческая цивилизация стала причиной исчезновения 83% всех диких млекопитающих и половины растений. Общий вес кур в мире в три раза превышает вес всех диких птиц, а домашний скот (крупный рогатый скот и свиньи) в 14 раз тяжелее всех диких млекопитающих. Прогнозируется, что мировое потребление мяса к 2050 году увеличится более чем вдвое, возможно, на 76%, по мере роста мирового населения до более чем 9 миллиардов человек, что станет значительным фактором дальнейшей потери биоразнообразия и увеличения выбросов парниковых газов. Отчет, опубликованный в 2021 году в журнале Frontiers in Conservation Science, предполагает, что размер и рост населения являются важными факторами потери биоразнообразия, деградации почв и загрязнения. Некоторые ученые и экологи, в том числе Пентти Линкола, Джаред Даймонд и Э. О. Уилсон, утверждают, что рост человеческой популяции губителен для биоразнообразия. Уилсон, например, выразил обеспокоенность тем, что когда численность Homo sapiens достигла шести миллиардов, их биомасса более чем в 100 раз превысила биомассу любого другого крупного наземного животного вида, когда-либо существовавшего. Однако, возлагать вину за экологические проблемы на перенаселение – вопрос спорный. Демографические прогнозы указывают на замедление роста населения и достижение пика численности населения в XXI веке. В то время как некоторые исследования, включая обзор экономики биоразнообразия, проведенный британским правительством в 2021 году, утверждают, что рост населения и сверхпотребление взаимосвязаны, критики полагают, что обвинение перенаселения в экологических проблемах может несправедливо возлагать вину на бедное население стран Глобального Юга или упрощать более сложные факторы, что приводит некоторых к рассмотрению сверхпотребления как отдельной проблемы. Сторонники дальнейшего снижения рождаемости, такие как Родольфо Дирзо и Пол Р. Эрлих, утверждают, что это снижение должно в первую очередь коснуться «чрезмерно потребляющих богатых и средних классов», с конечной целью – уменьшить «масштаб человеческой деятельности» и обратить вспять «манию роста», которая, по их мнению, угрожает биоразнообразию и «системам жизнеобеспечения человечества».

Рыболовство и сельское хозяйство

Влияние сельского хозяйства на окружающую среду варьируется в зависимости от широкого разнообразия агротехнических приемов, применяемых во всем мире. В конечном счете, степень воздействия на окружающую среду определяется методами производства, используемыми фермерами. Связь между выбросами в окружающую среду и агросистемой является косвенной, поскольку она также зависит от других климатических факторов, таких как количество осадков и температура. Существует два типа показателей экологического воздействия: "основанные на методах", которые отражают производственные практики фермеров, и "основанные на последствиях", которые показывают влияние этих практик на агросистему или на выбросы в окружающую среду. Примером показателя, основанного на методах, может служить качество грунтовых вод, зависящее от количества внесенного в почву азота. Показатель, отражающий потерю нитратов в грунтовые воды, будет основан на последствиях. Экологическое воздействие сельского хозяйства охватывает широкий спектр факторов, включая почву, воду, воздух, разнообразие животных и растений, а также само качество продуктов питания. К числу экологических проблем, связанных с сельским хозяйством, относятся изменение климата, вырубка лесов, генетическая инженерия, проблемы с орошением, загрязнение, деградация почв и образование отходов.

Рыбалка

Воздействие рыболовства на окружающую среду можно разделить на проблемы, связанные с доступностью рыбы для вылова, такие как чрезмерный вылов, устойчивое рыболовство и управление рыболовством, и проблемы, связанные с влиянием рыболовства на другие элементы окружающей среды, такие как прилов и разрушение среды обитания, например коралловых рифов. Согласно докладу Межправительственной платформы по научно-политическим вопросам в области биоразнообразия и экосистемных услуг за 2019 год, чрезмерный вылов является основной причиной массового вымирания видов в океанах. Эти вопросы охраны природы являются частью морской консервации и рассматриваются в программах рыбохозяйственной науки. Растет разрыв между количеством рыбы, доступной для вылова, и потребностями человечества в ней, и эта проблема усугубляется ростом населения мира. Подобно другим экологическим проблемам, здесь может возникать конфликт между рыбаками, для которых рыболовство является источником средств к существованию, и учеными-рыбоводами, которые осознают, что для обеспечения устойчивости будущих рыбных популяций некоторые виды рыболовства должны быть сокращены или даже закрыты. В ноябре 2006 года журнал Science опубликовал результаты четырехлетнего исследования, которое предсказало, что при сохранении текущих тенденций к 2048 году в мире закончится дикая рыба. Ученые заявили, что сокращение популяции связано с чрезмерным выловом, загрязнением и другими факторами окружающей среды, которые одновременно уменьшают численность рыбных запасов и приводят к деградации их экосистем. Однако анализ вновь подвергся критике как принципиально ошибочный, и многие должностные лица, занимающиеся управлением рыболовством, представители отрасли и ученые оспаривают эти выводы, хотя дискуссия продолжается. Многие страны, такие как Тонга, Соединенные Штаты, Австралия и Новая Зеландия, а также международные организации по управлению ресурсами, предприняли шаги для надлежащего управления морскими ресурсами. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) опубликовала свой двухгодичный отчет о состоянии мирового рыболовства и аквакультуры в 2018 году, в котором отмечается, что объемы вылова из естественных водоемов остаются стабильными на протяжении последних двух десятилетий, но неустойчивый перелов увеличился до 33% от общемировых показателей. Также было отмечено, что производство аквакультуры, то есть выращивания рыбы, увеличилось с 120 миллионов тонн в год в 1990 году до более чем 170 миллионов тонн в 2018 году. Популяции океанических акул и скатов сократились на 71% с 1970 года, главным образом из-за чрезмерного вылова. Более трех четвертей видов, входящих в эту группу, в настоящее время находятся под угрозой исчезновения.

Производство мяса

Влияние на окружающую среду, связанное с производством мяса, включает использование ископаемой энергии, водных и земельных ресурсов, выбросы парниковых газов, а в некоторых случаях, вырубку тропических лесов, загрязнение воды и вымирание видов, среди прочих неблагоприятных последствий. Штейнфельд и др. оценили, что 18% глобальных антропогенных выбросов парниковых газов (оценены в эквивалентах углекислого газа за 100 лет) в той или иной степени связаны с животноводством. Несмотря на 100-летний потенциал глобального потепления метана, недавно оцениваемый в 28 без учета и 34 с учетом климатической обратной связи углерода, другие антропогенные выбросы парниковых газов, связанные с производством скота, включают углекислый газ от потребления ископаемого топлива (в основном для производства, сбора и транспортировки кормов) и выбросы закиси азота, связанные с использованием азотных удобрений, выращиванием бобовых растений, фиксирующих азот, и управлением навозом. Определены методы управления, которые могут снизить выбросы парниковых газов от производства скота и кормов. Значительное потребление воды связано с производством мяса, главным образом из-за воды, используемой в производстве растительности для кормов. Существует несколько опубликованных оценок потребления воды, связанного с животноводством и производством мяса, но количество потребляемой воды, приписываемое такому производству, редко оценивается. Например, использование "зеленой воды" – это использование почвенной влаги, поступающей непосредственно от осадков, и на нее приходится, по оценкам, 94% "водного следа" мирового производства говядины, а на пастбищах – до 99,5% воды, используемой для производства говядины, является "зеленой водой". Ухудшение качества воды из-за навоза и других веществ в сточных и инфильтрационных водах вызывает опасения, особенно в районах интенсивного животноводства. В США, при сравнении 32 отраслей, животноводческая отрасль показала относительно хорошие результаты в соблюдении экологических норм в соответствии с Законом о чистой воде и Законом о чистом воздухе, но проблемы загрязнения от крупных животноводческих предприятий иногда могут быть серьезными при нарушениях. Агентство по охране окружающей среды США предложило различные меры, которые могут помочь снизить ущерб, наносимый животноводством качеству воды в ручьях и прибрежных зонах. Изменения в методах животноводства влияют на воздействие производства мяса на окружающую среду, что иллюстрируют некоторые данные о говядине. В системе производства говядины в США, по оценкам, в 2007 году преобладающие практики привели к снижению потребления ископаемого топлива на 8,6%, выбросов парниковых газов на 16% (оценено в эквивалентах углекислого газа за 100 лет), потребления воды на 12% и использования земель на 33% на единицу массы произведенной говядины по сравнению с 1977 годом. С 1980 по 2012 год в США, в то время как численность населения увеличилась на 38%, поголовье мелкого рогатого скота сократилось на 42%, поголовье крупного рогатого скота и телят – на 17%, а выбросы метана от животноводства – на 18%.

Некоторые последствия животноводства, производящего мясо, могут считаться экологически полезными. К ним относятся сокращение отходов путем переработки несъедобных для человека остатков сельскохозяйственных культур в корм, использование скота в качестве альтернативы гербицидам для борьбы с инвазивными и злостными сорняками и другим управлением растительностью, использование животного навоза в качестве удобрения вместо синтетических удобрений, для производства которых требуется значительное потребление ископаемого топлива, использование пастбищ для улучшения среды обитания диких животных и секвестрация углерода в результате пастбищных практик, среди прочего. В то же время, согласно некоторым исследованиям, опубликованным в рецензируемых журналах, растущий спрос на мясо способствует значительной потере биоразнообразия, поскольку является важным фактором обезлесения и разрушения среды обитания. Более того, в Глобальном оценочном докладе по биоразнообразию и экосистемным услугам 2019 года, подготовленном IPBES, также предупреждается, что все более широкое использование земель для производства мяса играет значительную роль в потере биоразнообразия. В отчете Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН 2006 года "Долготень тень животноводства" было установлено, что около 26% суши планеты отведено под выпасы скота.

Пальмовое масло

Пальмовое масло – это вид растительного масла, получаемый из масличных пальм, произрастающих в Западной и Центральной Африке. Изначально использовавшееся в пищевых продуктах в развивающихся странах, пальмовое масло теперь также применяется в пищевой, косметической и других отраслях промышленности по всему миру. Более трети мирового потребления растительных масел приходится на пальмовое масло.

Потеря местообитания

Потребление пальмового масла в пищевых продуктах, бытовых и косметических средствах по всему миру обуславливает высокий спрос на него. Для удовлетворения этого спроса создаются плантации масличных пальм, что влечет за собой удаление естественных лесов для освобождения территории. Обезлесение происходит в Азии, Латинской Америке и Западной Африке, при этом на Малайзию и Индонезию приходится 90% мировых масличных пальм. Эти леса являются домом для широкого спектра видов, включая множество находящихся под угрозой исчезновения животных – от птиц до носорогов и тигров. С 2000 года 47% обезлесения было вызвано созданием плантаций масличных пальм, при этом ежегодно затрагивается около 877 000 акров земли. Это происходит не из-за самой масличной пальмы, а потому, что плантации предоставляют единственную среду обитания. Поэтому плантации известны как монокультуры, в то время как естественные леса содержат большое разнообразие флоры и фауны, что делает их высоко биоразнообразными. Один из способов сделать производство пальмового масла более устойчивым (хотя это все еще не оптимальный вариант) – это агролесоводство, при котором плантации состоят из нескольких видов растений, используемых в торговле, например, кофе или какао. Хотя они более биоразнообразны, чем монокультурные плантации, они все равно уступают естественным лесам по эффективности. Кроме того, агролесоводство не приносит столь значительных экономических выгод работникам, их семьям и окружающим территориям.

Круглый стол по устойчивому пальмовому маслу (RSPO)

RSPO – это некоммерческая организация, разработавшая критерии, которым должны следовать ее члены (насчитывающие более 4000 по состоянию на 2018 год) при производстве, закупке и использовании устойчивого пальмового масла (Certified Sustainable Palm Oil; CSPO). В настоящее время 19% мирового объема пальмового масла сертифицировано RSPO как устойчивое. Критерии CSPO предусматривают, что плантации масличной пальмы не могут создаваться на месте лесов или других территорий, имеющих значение для сохранения исчезающих видов, хрупких экосистем или удовлетворения потребностей местных сообществ. Также требуется сокращение использования пестицидов и предотвращение пожаров, а также соблюдение ряда правил, обеспечивающих социальное благополучие работников и местных общин.

Деградация окружающей среды

Человеческая деятельность приводит к деградации окружающей среды, которая выражается в истощении ресурсов, таких как воздух, вода и почва; разрушении экосистем; уничтожении мест обитания; вымирании диких животных; и загрязнении. Деградация определяется как любое изменение или нарушение в окружающей среде, воспринимаемое как вредное или нежелательное. Как показывает уравнение I=PAT, воздействие на окружающую среду (I) или деградация обусловлены сочетанием уже очень большой и растущей численности населения (P), непрерывного экономического роста или повышения благосостояния на душу населения (A) и использования технологий, истощающих ресурсы и загрязняющих окружающую среду (T). Согласно исследованию 2021 года, опубликованному в журнале Frontiers in Forests and Global Change, примерно 3% суши планеты остаются экологически и фаунистически нетронутыми, то есть представляют собой территории со здоровыми популяциями аборигенных видов животных и минимальным или отсутствующим антропогенным воздействием. Многие из этих нетронутых экосистем располагались на территориях, населенных коренными народами.

Фрагментация среды обитания

Согласно исследованию 2018 года, опубликованному в журнале Nature, 87% океанов и 77% суши (за исключением Антарктиды) подверглись изменениям в результате антропогенной деятельности, при этом 23% суши планеты сохраняется в виде дикой природы. Фрагментация среды обитания – это уменьшение площади крупных, нераздробленных участков среды обитания, приводящее к потере среды обитания. Фрагментация и потеря среды обитания рассматриваются как главные причины сокращения биоразнообразия и деградации экосистем во всем мире. Человеческая деятельность играет значительную роль в фрагментации и потере среды обитания, поскольку она нарушает связь между участками и ухудшает качество среды обитания. Понимание последствий фрагментации среды обитания имеет важное значение для сохранения биоразнообразия и поддержания функционирования экосистем. И сельскохозяйственные растения, и животные нуждаются в опылении для размножения. Овощи и фрукты являются важной частью рациона питания человека и зависят от опыления. Разрушение среды обитания приводит к снижению опыления и, как следствие, к уменьшению урожайности. Многие растения также зависят от животных, особенно от тех, кто питается плодами, для распространения семян. Следовательно, уничтожение среды обитания животных оказывает серьезное негативное воздействие на все виды растений, которые от них зависят.

Массовое вымирание

Биологическое разнообразие обычно относится к разнообразию и изменчивости жизни на Земле и отражается в количестве различных видов, существующих на планете. С момента появления Homo sapiens (человеческого вида) уничтожает целые виды либо напрямую (например, посредством охоты), либо косвенно (например, через разрушение среды обитания), что приводит к вымиранию видов с угрожающей скоростью. Люди являются причиной текущего массового вымирания, известного как голоценовое вымирание, ускоряя темпы вымирания в 100–1000 раз по сравнению с естественным фоновым уровнем. Хотя большинство экспертов согласны с тем, что человечество ускорило темпы вымирания видов, некоторые ученые предполагают, что без людей биоразнообразие Земли росло бы экспоненциально, а не сокращалось. Голоценовое вымирание продолжается, и потребление мяса, чрезмерный вылов рыбы, закисление океана и кризис земноводных – лишь несколько примеров почти повсеместного, космополитического сокращения биоразнообразия. Чрезмерная численность населения (и ее продолжающийся рост) в сочетании с чрезмерным потреблением, особенно со стороны сверхбогатых, рассматриваются как основные факторы этого быстрого сокращения. В «Предупреждении ученых человечеству» 2017 года говорится, что это шестое вымирание, вызванное человечеством, может привести к уничтожению многих существующих форм жизни и их исчезновению к концу этого столетия. Научный обзор 2022 года, опубликованный в журнале Biological Reviews, подтверждает, что в настоящее время наблюдается кризис утраты биоразнообразия, вызванный деятельностью человека, который исследователи описывают как шестое массовое вымирание. Исследование, опубликованное в июне 2020 года в PNAS, утверждает, что современный кризис вымирания «может быть самой серьезной экологической угрозой для существования цивилизации, поскольку он необратим», и что его ускорение «неизбежно из-за продолжающегося быстрого роста численности населения и темпов потребления».

Потеря биоразнообразия

По оценкам, с 1970 по 2016 год 68% дикой природы в мире было уничтожено в результате деятельности человека. В Южной Америке, по оценкам, потери составили 70%. Исследование, опубликованное в журнале PNAS в мае 2018 года, показало, что с начала человеческой цивилизации было утрачено 83% диких млекопитающих, 80% морских млекопитающих, 50% растений и 15% рыб. В настоящее время на долю сельскохозяйственных животных приходится 60% биомассы всех млекопитающих на Земле, на людей – 36%, а на диких млекопитающих – всего 4%. Снижение биоразнообразия растений приводит к уменьшению продуктивности оставшихся растений. Отчет 2019 года, в котором были оценены в общей сложности 28 000 видов растений, пришел к выводу, что почти половина из них находится под угрозой исчезновения. Неспособность замечать и ценить растения называется "растительной слепотой", и это вызывает опасения, поскольку ставит под угрозу исчезновения больше растений, чем животных. Расширение сельскохозяйственных угодий обходится дорого для биоразнообразия растений: половина пригодной для жизни суши Земли используется для сельского хозяйства, что является одной из основных причин кризиса вымирания растений. Дефаунация – это сокращение численности животных в экологических сообществах.

Инвазивные виды

Инвазивные виды определяются Министерством сельского хозяйства США как виды, не являющиеся коренными для данной экосистемы, и чье присутствие может нанести вред здоровью человека или животных в этой системе. Завоз неместных видов в новые регионы привел к значительным и необратимым изменениям в окружающей среде на обширных территориях. Примеры включают завоз Caulerpa taxifolia в Средиземное море, завоз видов овса в калифорнийские луга, а также завоз жимолости, кудзу и пурпурного люпина в Северную Америку. Крысы, кошки и козы кардинально изменили биоразнообразие на многих островах. Кроме того, завоз привел к генетическим изменениям у местных видов фауны в результате скрещивания, как, например, у буйволов с домашним скотом и волков с домашними собаками.

Кошки

Домашние и одичавшие кошки во всем мире печально известны своей ролью в уничтожении местных птиц и других видов животных. Это особенно актуально для Австралии, где более двух третей случаев вымирания млекопитающих связано с домашними и одичавшими кошками, а ежегодно от них гибнет более 1,5 миллиарда представителей местной фауны. Поскольку домашних кошек кормят их владельцы, они могут продолжать охотиться даже при сокращении численности добычи, в то время как в противном случае они бы переместились в другие места. Это серьезная проблема для регионов с высоким разнообразием и плотностью популяций ящериц, птиц, змей и мышей. Кошки, свободно гуляющие на улице, также могут быть причиной распространения опасных заболеваний, таких как бешенство и токсоплазмоз, среди диких животных.

Бирманский питон

Еще один пример разрушительного инвазивного вида – бирманский питон. Происходящий из некоторых регионов Юго-Восточной Азии, бирманский питон оказал наиболее заметное влияние на южную часть штата Флорида, в особенности на национальный парк Эверглейдс в США. После того, как в 1992 году из-за наводнения и выпуска питонов владельцами, которых они больше не хотели содержать, произошел разрыв в системе разведения, популяция бирманских питонов в последующие годы стремительно возросла в теплом климате Флориды. Наиболее ощутимо это воздействие проявилось в самых южных районах Эверглейдс. Исследование, проведенное в 2012 году, сравнило численность популяций местных видов во Флориде в 1997 и 2012 годах и показало, что популяция енотов сократилась на 99,3%, опоссумов – на 98,9%, а популяции кроликов и лис практически исчезли.

Гибридные кабаны

В 1980-х годах канадские свиноводы стали включать диких кабанов из Соединенного Королевства в свои программы разведения, что привело к появлению гибрида с более высоким выходом мяса. Однако, когда в 2001 году рынок свинины рухнул, многие из этих гибридов были выпущены в дикую природу. Сейчас их численность достигает примерно 62 000 особей, и они успешно размножаются в канадских прериях благодаря адаптации к суровым зимам – у них густой мех, длинные ноги и достаточно острые клыки, чтобы разрывать землю в поисках пищи. Они наносят значительный ущерб сельскому хозяйству, и их популяция достигла такого размера, что даже масштабные мероприятия по сокращению численности оказываются недостаточными. Проблема усугубилась настолько, что эти кабаны начали мигрировать в северные штаты США, что вызывает опасения по поводу возможного ущерба посевам и распространения таких заболеваний, как африканская чума свиней, которая может серьезно подорвать свиноводческую отрасль.

Кислотное осаждение

Окаменелое топливо, которое люди сжигают для получения энергии, обычно возвращается к ним в виде кислотных дождей. Кислотный дождь – это форма осадков, содержащая высокую концентрацию серной и азотной кислот, которая может выпадать в виде тумана или снега. Кислотные дожди оказывают многочисленные экологические последствия на ручьи, озера, водно-болотные угодья и другие водные экосистемы. Они повреждают леса, лишают почву необходимых питательных веществ, высвобождают алюминий в почву, что затрудняет поглощение воды деревьями. Исследователи обнаружили, что ламинария, морская трава и другая растительность могут эффективно поглощать углекислый газ, тем самым снижая кислотность океана. Поэтому ученые полагают, что выращивание этих растений может помочь смягчить негативные последствия закисления для морских организмов.

Влияние технологий

Применение технологий часто влечет за собой неизбежные и непредвиденные последствия для окружающей среды, которые, согласно уравнению I = PAT, измеряются как потребление ресурсов или загрязнение, производимое на единицу ВВП. Воздействие на окружающую среду, вызванное применением технологий, часто воспринимается как неизбежное по нескольким причинам. Во-первых, поскольку цель многих технологий заключается в эксплуатации, контроле или ином "улучшении" природы ради предполагаемой пользы человечества, а в то же время бесчисленные процессы в природе оптимизированы и постоянно корректируются эволюцией, любое вмешательство в эти естественные процессы технологиями, вероятно, приведет к негативным экологическим последствиям. Во-вторых, принцип сохранения массы и первый закон термодинамики (то есть закон сохранения энергии) определяют, что всякий раз, когда материальные ресурсы или энергия перемещаются или преобразуются с помощью технологий, экологические последствия неизбежны. В-третьих, согласно второму закону термодинамики, увеличение порядка внутри системы (например, в человеческой экономике) возможно только за счет увеличения беспорядка или энтропии за ее пределами (то есть в окружающей среде). Таким образом, технологии могут создавать "порядок" в человеческой экономике (то есть порядок, проявляющийся в зданиях, заводах, транспортных сетях, системах связи и т. д.) только ценой увеличения "беспорядка" в окружающей среде. Согласно ряду исследований, увеличение энтропии, вероятно, связано с негативным воздействием на окружающую среду.

Горнодобывающая промышленность

Экологическое воздействие добычи полезных ископаемых включает в себя эрозию, образование провалов, потерю биоразнообразия и загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных вод химическими веществами, образующимися в процессе добычи. В некоторых случаях дополнительная вырубка леса проводится вблизи месторождений для увеличения площади, доступной для хранения отходов и грунта. Хотя растениям требуются некоторые тяжелые металлы для роста, их избыток обычно токсичен. Растения, загрязненные тяжелыми металлами, как правило, демонстрируют замедленный рост, снижение урожайности и продуктивности. Загрязнение тяжелыми металлами снижает содержание органических веществ в почве, что приводит к уменьшению питательных веществ и, как следствие, к замедлению роста растений или даже их гибели. Помимо нанесения ущерба окружающей среде, загрязнение, вызванное утечкой химикатов, также негативно сказывается на здоровье местного населения. В некоторых странах горнодобывающие компании обязаны соблюдать экологические нормы и правила рекультивации, обеспечивая восстановление нарушенных территорий до состояния, близкого к исходному. Некоторые методы добычи могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду и здоровье населения. Тяжелые металлы обычно оказывают токсическое воздействие на почвенную биоту, влияя на микробные процессы и снижая численность и активность почвенных микроорганизмов. Даже низкие концентрации тяжелых металлов могут подавлять физиологический метаболизм растений.

Энергетическая отрасль

Экологическое воздействие добычи и потребления энергии многообразно. В последние годы наблюдается тенденция к увеличению коммерциализации различных возобновляемых источников энергии. В реальном мире потребление ископаемого топлива ведет к глобальному потеплению и изменению климата. Однако во многих частях света существенных изменений не происходит. Если теория пика нефти подтвердится, потребуется более активное изучение перспективных альтернативных источников энергии, которые будут более экологичными. Быстро развивающиеся технологии могут обеспечить переход в области производства энергии, водоснабжения, управления отходами и производства продуктов питания к более эффективным экологическим и энергосберегающим практикам, используя методы системной и промышленной экологии.

Биодизель

Влияние биодизеля на окружающую среду включает потребление энергии, выбросы парниковых газов и некоторые другие виды загрязнений. Совместный анализ жизненного цикла, проведенный Министерством сельского хозяйства США и Министерством энергетики США, показал, что замена нефтяного дизельного топлива на 100% биодизель в автобусах снижает потребление нефти за весь жизненный цикл на 95%. Биодизель снизил чистые выбросы углекислого газа на 78,45% по сравнению с нефтяным дизельным топливом. В городских автобусах биодизель снизил выбросы твердых частиц на 32%, выбросы угарного газа на 35% и выбросы оксидов серы на 8% относительно выбросов за весь жизненный цикл, связанных с использованием нефтяного дизельного топлива. Выбросы углеводородов за весь жизненный цикл были на 35% выше, а выбросы различных оксидов азота (NOx) – на 13,5% выше при использовании биодизеля. Анализы жизненного цикла, проведенные Национальной лабораторией Аргонн, показали снижение потребления ископаемого топлива и выбросов парниковых газов при использовании биодизеля по сравнению с нефтяным дизельным топливом. Биодизель, получаемый из различных растительных масел (например, рапсового или соевого масла), легко биоразлагается в окружающей среде по сравнению с нефтяным дизельным топливом.

Добыча и сжигание угля

Экологическое воздействие добычи и сжигания угля многообразно. Законодательство, принятое Конгрессом США в 1990 году, обязывало Агентство по охране окружающей среды США (EPA) разработать план по смягчению токсичного загрязнения воздуха от угольных электростанций. После задержек и судебных разбирательств, EPA теперь обязано судом представить свой отчет до 16 марта 2011 года. Наибольшее воздействие на окружающую среду оказывает открытая добыча угля, из-за её уникального процесса, требующего бурения и взрывных работ, которые выбрасывают в воздух значительное количество взвешенных частиц. Эти частицы высвобождают в атмосферу вредные токсины, такие как аммиак, угарный газ и оксиды азота. Эти токсины, в свою очередь, приводят ко множеству негативных последствий для здоровья, включая респираторные и сердечно-сосудистые заболевания. Несмотря на то, что уголь является наиболее широко используемым источником энергии в мире, его сжигание выделяет ядовитые токсины в воздух, вызывая различные кожные заболевания, болезни крови и легких, а также различные формы рака, и одновременно способствует глобальному потеплению за счет выброса этих токсинов в окружающую среду. Технологии добычи угля совершенствовались с годами, что привело к увеличению количества горных отходов и, как следствие, к усилению загрязнения. Исследования, проведенные Фондом безопасной питьевой воды в различных странах, включая Индию, показали, что добыча угля оказывает негативное воздействие на биотические и абиотические факторы, включая растительность и почву, что приводит к сокращению популяций растений в районах добычи.

Ядерная энергия

Влияние ядерной энергетики на окружающую среду обусловлено процессами ядерного топливного цикла, включая добычу, переработку, транспортировку и хранение топлива и радиоактивных отходов. Выделяемые радиоизотопы представляют опасность для здоровья людей, животных и растений, поскольку радиоактивные частицы попадают в организмы различными путями передачи. Радиация является канцерогеном и вызывает многочисленные последствия для живых организмов и систем. Экологические последствия катастроф на атомных электростанциях, таких как Чернобыльская катастрофа, авария на Фукусиме-1 и авария на Три-Майл-Айленд, сохраняются на неопределённый срок, хотя к этим событиям также привели другие факторы, включая неправильное управление системами безопасности и стихийные бедствия, создавшие экстремальные нагрузки на генераторы. Скорость радиоактивного распада частиц значительно варьируется в зависимости от ядерных свойств конкретного изотопа. Радиоактивный плутоний-244 имеет период полураспада 80,8 миллионов лет, что указывает на время, необходимое для распада половины данного образца, однако в ядерном топливном цикле производится очень небольшое количество плутония-244, а материалы с меньшим периодом полураспада обладают меньшей активностью и, следовательно, излучают менее опасную радиацию.

Нефтяная сланцевая промышленность

Влияние нефтесланцевой промышленности на окружающую среду включает в себя рассмотрение таких вопросов, как землепользование, управление отходами, загрязнение воды и воздуха, вызванное добычей и переработкой нефтесланцев. Открытая добыча нефтесланцевых месторождений вызывает обычные экологические последствия, связанные с разработкой карьеров. Кроме того, сжигание и термическая переработка приводят к образованию отходов, требующих утилизации, и вредных выбросов в атмосферу, включая углекислый газ – один из основных парниковых газов. Экспериментальные технологии конверсии in situ и улавливания и хранения углерода могут в будущем снизить некоторые из этих проблем, но могут повлечь за собой и другие, например, загрязнение грунтовых вод.

Нефть

Влияние нефти на окружающую среду часто носит негативный характер, поскольку она токсична для большинства форм жизни. Нефть, общее название для масла или природного газа, тесно связано практически со всеми аспектами современного общества, особенно в сфере транспорта и отопления жилых и коммерческих помещений.

Резервуары

Влияние водохранилищ на окружающую среду подвергается всё более пристальному контролю, поскольку мировой спрос на воду и энергию растёт, а количество и размеры водохранилищ увеличиваются. Плотины и водохранилища могут использоваться для обеспечения питьевой водой, выработки гидроэлектроэнергии, увеличения водоснабжения для орошения, предоставления возможностей для отдыха и защиты от наводнений. Однако, во время и после строительства многих водохранилищ были выявлены негативные экологические и социальные последствия. Хотя воздействие значительно различается в зависимости от конкретной плотины и водохранилища, к распространённой критике относится препятствование миграции проходных рыб к историческим местам нереста, уменьшение доступа к воде ниже по течению и сокращение улова для местных рыболовных общин. Достижения в технологиях предлагают решения многих негативных последствий строительства плотин, но эти решения часто не считаются целесообразными для инвестиций, если не предписаны законом или не связаны с угрозой штрафов. Вопрос о том, приносят ли проекты водохранилищ в конечном итоге пользу или вред окружающей среде и населению, проживающему вблизи них, обсуждается с 1960-х годов, а возможно, и раньше. В 1960 году строительство Ллин-Селин и затопление Капель-Селин вызвали политический протест, который не утихает и по сей день. В последнее время строительство плотины "Три ущелья" и других подобных проектов в Азии, Африке и Латинской Америке спровоцировало широкие экологические и политические дискуссии.

Чистящие средства

Влияние моющих средств на окружающую среду многообразно. В последние годы принимаются меры по уменьшению этого воздействия.

Нанотехнологии

Экологическое воздействие нанотехнологий можно разделить на два аспекта: потенциал нанотехнологических инноваций для улучшения состояния окружающей среды и возможное возникновение новых видов загрязнений, которые могут быть вызваны нанотехнологическими материалами при их попадании в окружающую среду. Поскольку нанотехнология – это развивающаяся область, существуют активные дискуссии относительно масштаба влияния промышленного и коммерческого использования наноматериалов на организмы и экосистемы.

Краска

Воздействие краски на окружающую среду многогранно. Традиционные материалы и технологии покраски могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду, в том числе из-за использования свинца и других вредных добавок. Для снижения этого воздействия можно предпринять ряд мер, включая точный расчет необходимого количества краски для минимизации отходов, а также использование экологически безопасных красок, покрытий, инструментов и технологий. Руководства Агентства по охране окружающей среды США и система рейтингов Green Star – это лишь некоторые из стандартов, которые могут быть использованы.

Пластмассы

Некоторые ученые предполагают, что к 2050 году в океанах пластика может быть больше, чем рыбы. Исследование, опубликованное в декабре 2020 года в журнале Nature, показало, что созданные человеком материалы, или антропогенная масса, превышают общую живую биомассу на Земле, при этом масса одного лишь пластика превышает суммарную массу всех наземных и морских животных.

Пестициды

Влияние пестицидов на окружающую среду зачастую превышает намерения тех, кто их использует. Более 98% распыленных инсектицидов и 95% гербицидов достигают не целевых видов, а других мест назначения, таких как воздух, вода, донные отложения и продукты питания. Пестициды загрязняют почву и воду при утечках с производственных площадок и из хранилищ, при смыве с полей, при их утилизации, при авиационном опрыскивании и при внесении в воду для борьбы с водорослями. Количество пестицида, выходящего за пределы запланированной области применения, зависит от свойств конкретного химического вещества: его способности связываться с почвой, давления паров, растворимости в воде и устойчивости к разложению со временем. На степень вымывания пестицида из почвы также влияют ее характеристики, такие как текстура, влагоудерживающая способность и содержание органических веществ.

Транспорт

Экологическое воздействие транспорта значительно, поскольку он является одним из основных потребителей энергии и сжигает большую часть мирового запаса нефти. Это приводит к загрязнению воздуха, включая оксиды азота и твердые частицы, и является существенным фактором глобального потепления из-за выбросов углекислого газа. По секторам, наибольший вклад в глобальное потепление вносит автомобильный транспорт. Экологические нормы в развитых странах снизили выбросы от отдельных транспортных средств, однако это было нивелировано увеличением их количества и более интенсивным использованием каждого транспортного средства. Энергопотребление и выбросы существенно различаются в зависимости от вида транспорта, что побуждает экологов призывать к переходу от авиа- и автомобильного транспорта к железнодорожному и транспорту, приводимому в движение мускульной силой, а также к увеличению электрификации транспорта и повышению его энергоэффективности. К другим экологическим последствиям транспортных систем относятся заторы на дорогах и разрастание городов, ориентированное на автомобили, что может приводить к уничтожению естественной среды обитания и сельскохозяйственных угодий. Считается, что сокращение транспортных выбросов в глобальном масштабе окажет значительное положительное влияние на качество воздуха, кислотные дожди, смог и изменение климата. Также вызывает опасения влияние транспортных выбросов на здоровье. Недавний обзор исследований о влиянии выбросов от дорожного движения на исход беременности выявил связь между воздействием выбросов и неблагоприятными последствиями для продолжительности беременности и, возможно, внутриутробного развития.

Авиация

Экологическое воздействие авиации обусловлено выбросами шума, частиц и газов авиационными двигателями, которые вносят вклад в изменение климата и глобальное потемнение. Несмотря на снижение выбросов от авиационных двигателей и разработку более экономичных и менее загрязняющих турбовентиляторных и турбовинтовых двигателей, быстрый рост объемов авиаперевозок в последние годы приводит к увеличению общего загрязнения, вызванного авиацией. В Европейском союзе выбросы парниковых газов от авиации выросли на 87% в период с 1990 по 2006 год. Среди других факторов, способствующих этому, – увеличение числа людей, часто совершающих поездки, и социальные факторы, делающие авиаперелеты распространенными, такие как программы для часто летающих пассажиров.

Дороги

Влияние дорог на окружающую среду включает в себя локальные последствия от автомагистралей (общественных дорог), такие как шумовое загрязнение, световое загрязнение, загрязнение воды, разрушение и нарушение мест обитания, а также ухудшение качества воздуха вблизи дорог. К более широким последствиям относится изменение климата, вызванное выбросами транспортных средств. Степень воздействия может быть изменена за счет проектирования, строительства и управления дорогами, парковками и другими связанными объектами, а также проектирования и регулирования транспортных средств.

Морская перевозка

Влияние судоходства на окружающую среду включает выбросы парниковых газов и загрязнение нефтью. В 2007 году выбросы углекислого газа от судоходства оценивались в 4–5% от общемирового объема, и Международная морская организация (IMO) прогнозировала их увеличение до 72% к 2020 году при отсутствии мер. Существует также риск заноса инвазивных видов в новые регионы посредством судоходства, как правило, путем прикрепления к корпусу судна. Первое межсессионное совещание Рабочей группы ИМО по выбросам парниковых газов с судов состоялось в Осло (Норвегия) 23–27 июня 2008 года. Перед группой стояла задача разработки технической базы для механизмов сокращения выбросов, которые могут войти в состав будущего режима ИМО по контролю за выбросами парниковых газов от международного судоходства, а также предварительный проект этих механизмов для дальнейшего рассмотрения Комитетом по охране морской среды ИМО (MEPC).

Военный

Общие военные расходы и военная деятельность оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Вооруженные силы США считаются одними из крупнейших загрязнителей в мире, несущими ответственность за более чем 39 000 участков, загрязненных опасными веществами. Ряд исследований также выявили сильную положительную корреляцию между ростом военных расходов и увеличением выбросов углекислого газа, при этом увеличение военных расходов оказывает большее влияние на рост выбросов в странах Глобального Севера, чем в странах Глобального Юга. Военная деятельность оказывает не только негативное воздействие на окружающую среду. Существуют примеры, когда вооруженные силы оказывают помощь в управлении земельными ресурсами, охране природы и озеленении территорий. Кроме того, определенные военные технологии оказались весьма полезными для специалистов по охране природы и ученых-экологов. Помимо человеческих жертв и ущерба обществу, война оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Тактика выжженной земли использовалась на протяжении большей части истории во время и после войн, но современные технологии позволяют войне наносить гораздо больший ущерб окружающей среде. Неразорвавшиеся боеприпасы могут делать землю непригодной для дальнейшего использования или опасной, даже смертельной, для прохода.

Световое загрязнение

Искусственный свет ночью – одно из наиболее очевидных физических изменений, которые человечество внесло в биосферу, и это самая легко наблюдаемая с космоса форма загрязнения. Основные экологические последствия искусственного света обусловлены использованием света как источника информации (а не энергии). Эффективность охоты хищников, ориентирующихся зрением, обычно возрастает при искусственном освещении, что меняет взаимоотношения между хищником и жертвой. Искусственный свет также влияет на расселение, ориентацию, миграцию и уровень гормонов, приводя к нарушению циркадных ритмов.

Быстрая мода

Быстрая мода стала одной из самых успешных отраслей в многих капиталистических обществах в условиях растущей глобализации. Быстрая мода – это дешевое массовое производство одежды, которая затем продается потребителям по очень низким ценам. Сегодня стоимость этой индустрии составляет 2 триллиона фунтов стерлингов.

Влияние на окружающую среду

С точки зрения выбросов углекислого газа, индустрия быстрого моды производит от 4 до 5 миллиардов тонн в год, что эквивалентно 8–10% от общего объема глобальных выбросов. Углекислый газ является парниковым газом, то есть он удерживает тепло в атмосфере, препятствуя его рассеиванию в космос и вызывая повышение температуры Земли – явление, известное как глобальное потепление. Помимо выбросов парниковых газов, эта отрасль несет ответственность за почти 35% загрязнения океанов микропластиком. Эти частицы попадают в организм морских организмов, в том числе рыбы, которую впоследствии употребляют в пищу люди. В исследовании указывается, что многие обнаруженные волокна, вероятно, происходят из одежды и других текстильных изделий, попадая в окружающую среду в процессе стирки или в результате разрушения. Отрасль виновна примерно в одной пятой части всего промышленного загрязнения воды.

Предупреждения научного сообщества

Существует множество публикаций научного сообщества, предупреждающих о растущих угрозах устойчивому развитию, в частности угрозах "экологической устойчивости". "Всемирное предупреждение ученых человечеству" 1992 года начинается со слов: "Человечество и природный мир движутся к неизбежному столкновению". Это предупредительное письмо подписали около 1700 ведущих ученых мира, включая большинство лауреатов Нобелевской премии в области науки. В письме упоминается серьезный ущерб, наносимый атмосфере, океанам, экосистемам, плодородию почвы и многому другому. В нем утверждалось, что для предотвращения этого ущерба человечеству необходимо предпринять следующие шаги: более эффективное использование ресурсов, отказ от ископаемого топлива, стабилизация численности населения, искоренение бедности и многое другое. В 2017 и 2019 годах тысячи ученых из более чем 150 стран подписали новые предупредительные письма, в которых вновь призвали к сокращению чрезмерного потребления (включая уменьшение потребления мяса), снижению использования ископаемого топлива и других ресурсов, и тому подобное.