Природные ресурсы. Продовольственная проблема

1.

Природные ресурсы,
Продовольственная проблема

2.

Природные ресурсы – совокупность компонентов неживой и живой природы,
которые используются или могут быть использованы для удовлетворения
материальных и культурных потребностей общества.
Природные резервы – разведанные запасы сырья, добыча которых в настоящее
время представляется рентабельной.
Природные ресурсы подразделяются на энергетические, водные, земельные
(почвенные), минеральные, биологические (животный и растительный мир) и др. По
исчерпаемости природные ресурсы разделяются на неисчерпаемые, возобновимые и
невозобновимые в зависимости от их способности к самовосстановлению за сроки,
сопоставимые со сроками их потребления.
К неисчерпаемым ресурсам относят те, что поступают на Землю из космоса, - это
главным образом солнечная энергия, к возобновимым – вода, растительные и
животные ресурсы (при условии, что биологические разнообразии последних не
уменьшается), к невозобновимым – все полезные горючие ископаемое (уголь,
нефть, природный газ, многие минералы), а также любые другие вещества, не
способные к самопроизвольному переходу из состояния конечных продуктов реакции
в первоначальные продукты.
Масштаб использования возобновимых ресурсов надо соотносить со скоростью их
самовосстановления, определяя научно обоснованные квоты вырубки леса, вылова
рыбы, потребления водных ресурсов.
Эксплуатацию невозобнвимых ресурсов следует минимизировать, экономически
поощряя все формы сбережения, сокращения доли отходов, перехода на
использование неисчерпаемых или возобновимых ресурсов, разработки и
скорейшего внедрения новых, более совершенных технологий.

3. Обеспечение продовольствием до сих пор полностью зависит от продуктивности экосистем.

4.

• В развитых странах рацион изобилует животными
продуктами, а в развивающихся странах он в
основном растительный. На откорм домашнего скота
расходуется примерно 40% зерна.
• По
экологическим
законам
первичная
(растительная) продукция превышает вторичную
(животную) в несколько раз, а в общем случае —
десятикратно. Поэтому на производство 1 кг
телятины требуется около 10 кг растительной
продукции.
• Часть человечества, которая в изобилии потребляет
животные продукты, использует большую площадь
сельскохозяйственных угодий на душу населения (не
говоря об энергетической стороне затрат) по
сравнению с теми, кто питается преимущественно
растительной пищей.

5.

– Н.В. Тимофеев-Ресовский видел решение продовольственной
проблемы за счет более эффективного использования
возможностей биосферы:
– подбирать виды растений, способные в наибольшей степени
использовать при фотосинтезе солнечную энергию;
– искусственно повышать плотность зеленого покрова Земли;
– повышать
продуктивность
естественных
экосистем
и
агроценозов,
увеличивая
продуктивность
гигантского
круговорота в биосфере;
– изучать, а затем и владеть механизмами природного равновесия
круговорота
веществ
и
таким
путем
повысить
его
эффективность;
– контролировать и использовать вещества, надолго выходящие
из круговорота (сапропель на дне водоемов и др.).
Понимая
опасность
антропогенного
вмешательства
в
биосферное
равновесия,
Н.В.
Тимофеев-Ресовский
предупреждал, что небрежное потребительское отношение к
биосфере будет означать не только подрыв пищевых и
сырьевых ресурсов человечества, но и подрыв газового и
водного баланса, целиком зависящего от правильной работы
биосферы.

6.

Пример расчета обеспечения продовольствием народонаселения мира,
проведенного в 1950-х годах (Малин, 1961)
На основе данных по средней урожайности в передовых (по различным
сельскохозяйственным культурам) странах произведен пересчет урожая
пшеницы, гороха, подсолнечника, картофеля, сахарной свеклы и риса в
энергетический эквивалент с 1 га. Он оказался в пределах от 14 до 50 млн
ккал/га, а в среднем 30 млн ккал/га. Если исходить из годовой нормы
потребления человеком с пищей, равной 4,44 млн ккал, то растительной
продукции с га хватит для обеспечения 7 чел. необходимым количеством
пищи (в энергетическом выражении). Учитывая, что в то время
обрабатываемая площадь Земли составляла 1,37 млрд. га, автор пришел к
выводу, что с этой площади можно прокормить 9,5 млрд. чел. Далее он
принимает в расчет, что при использовании самых передовых агротехнологий
урожайность на тех же полях в среднем в 4—5 раз выше, и на этом основании
делает вывод, что теоретически возможно прокормить 37—46 млрд. чел.
Если же считать, что в теплом климате можно получать два урожая в год, а в
холодном климате дополнительно выращивать скороспелые растения для
получения зеленых кормов, то тогда на Земле можно обеспечить пищей от 60
до 85 млрд. чел.
Приведенный расчет основывается на энергетическом эквиваленте только
растениеводческой продукции, которой при равных условиях можно
произвести примерно в 10 раз больше, чем животноводческой.

7.

«Зеленая революция» - повышение продуктивности
при применении в сельском хозяйстве научнотехнических достижений:
1) механизации сельского хозяйства;
2) водообеспечения (ирригации);
3) использовании минеральных удобрений;
4) химических средств защиты растений;
5) выведении новых более совершенных сортов и
пород методами селекции.
Механизация сельского хозяйства - повсеместное
использование
техники,
значит
многократное
повышение энергетических затрат. Использование
машинно-тракторного парка облегчает и ускоряет
обработку
полей,
в
частности
вспахивание,
рекультивацию
и
другие
работы,
однако
измельченная почва легче поддается эрозии.

8.

• Переуплотнение почв - ведет к усилению водной и
ветровой эрозии. Наиболее подвержены переуплотнению
почвы, содержащие мало органического вещества; при
орошении переуплотняются и высокогумусные черноземы.
• Основной причиной переуплотнения является высокая
техногенная нагрузка на почву на фоне интенсивной
дегумусификации пахотного горизонта — применение
тяжелых машинно-тракторных агрегатов, оказывающих
недопустимое давление ходовых систем на поверхность
почвы.
• Для
уменьшения
отрицательных
последствий
переуплотнения применяется комплекс взаимосвязанных
агротехнических,
организационно-технологических
и
технологических мероприятий. Их осуществление может
только уменьшить уплотняющее воздействие техники на
почву. Радикальное решение проблемы связано с
модернизацией и разработкой новой техники с допустимым
давлением на почву .

9.

• Эрозия почвы — естественный процесс, который
находится
в
динамическом
равновесии
с
почвообразованием, пока почву защищает достаточно
плотный растительный покров.
• Для формирования почвенного слоя мощностью 10 мм
требуется при благоприятных условиях от 10 до 400 лет
и более.
• Интенсивность
эрозии
во
многом
зависит
от
особенностей климата. Перевыпас скота, вспашка и
боронование полей приводят к оголению почвы, которая
в результате легче разрушается под воздействием ветра
или дождей.
• К настоящему времени из-за эрозии почв в мире уже
утеряно около 1/3 плодородного слоя. Следовательно,
использование механизации в сельском хозяйстве
должно быть умеренным, чтобы это не привело к
уменьшению плодородия почв.

10.

• Водообеспечение сельского хозяйства
улучшилось после распространения ирригационных сооружений
(водохранилищ, сети каналов) и грунтовых вод с помощью бурение
скважин. Благодаря этому посевные площади расширились и
одновременно возросли урожаи, уменьшилась зависимость от
природных флуктуаций климата.
• Неумеренное использование воды на полив приводит в
засушливых районах к засолению верхних горизонтов почвы.
Засоление происходит из-за того, что в жарком климате
происходит активное испарение с поверхности почвы влаги, в
результате попавшая в почву вода вместе с растворенными в ней
веществами (прежде всего солями) поднимается к поверхности и
при ее испарении остается корка соли.
• Если для ирригации используются ресурсы подземных вод, то
постепенно уровень грунтовых вод снижается, что может
негативно сказаться на окружающих естественных экосистемах.
Образуется так называемая «депрессионная воронка», С каждым
годом приходится бурить все более глубокие скважины и тратить
больше энергии для выкачивания из них воды. В конце концов этот
способ обеспечения водой может стать нерентабельным.

11.

• Применение минеральных удобрений - позволяет
обеспечить оптимальное питание растений и повысить
урожайность.
• В начале ХХ в. на практике стали применять открытие
ученых, обнаруживших, что внесение солей азота,
фосфора и калия способствует значительному
повышению урожайности растений. За 70 лет с начала
ХХ в. был достигнут верхний предел разумного
внесения удобрений.
• Позже выяснилось, что при переизбытке минеральных
удобрений растения не успевают их ассимилировать,
и в результате остающиеся неусвоенными нитраты и
нитриты становятся причиной пищевых отравлений.

12.

13.

• Нитраты. Соли азотной кислоты HNO3 — продукт обмена
азотистых веществ любого организма. Поэтому «безнитратных»
продуктов в природе не бывает. В организме человека образуется
и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов в
сутки.
При
избыточном
количестве
нитратов
они
в
пищеварительном тракте частично восстанавливаются до
нитритов, а последние при поступлении в кровь могут вызывать
метгемоглобинемию.
• Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут
образовываться
N-нитрозамины,
которые
обладают
канцерогенными свойствами.
• В зависимости от природы радикалов могут образовываться
разнообразные
нитрозамины,
из
которых
канцерогенным
действием обладают более 100, в том числе нитрозодиметиламин
и нитрозодиэтиламин.

14.

15.

• Применение химических средств защиты растений
от вредителей получило широкое распространение
лишь во второй половине XX в.
• Общие потери урожая сельскохозяйственных культур
от вредителей, болезней растений и сорняков в
экономически развитых странах ежегодно составляют
около 25% потенциально возможного урожая, в
развивающихся странах достигает 40%. Помимо этого
10-20% сельскохозяйственной продукции теряется при
хранении.
• По мере того как сельское хозяйство становилось
товарным и индустриальным во всех экономически
развитых
странах
стали
искать
способы
предотвращения
потерь
урожая.
Благодаря
достижениям химии в XX в. удалось синтезировать ряд
весьма эффективных средств, названных пестицидами.

16.

Пестициды (pest-вредитель) – обощенное название химических средств
борьбы с вредными растениями, беспозвоночными или грибами.
Выделяют следующие основные группы пестицидов:
акарициды – для борьбы с растительноядными клещами;
альгициды – для уничтожения водорослей и другой сорной растительности в
водоемах;
антигельминты – для борьбы с паразитическими червями у животных;
антисептики – для предохранения деревянных и других неметаллических
материалов от разрушения микроорганизмами;
аттрактанты – для привлечения насекомых;
гербициды – для борьбы с сорными растениями;
дефолианты – для удаления листьев;
зооциды, или родентициды , - для борьбы с грызунами;
инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми;
ларвициды – для уничтожения личинок и гусениц насекомых;
лимациды, или моллюскоциды, - для борьбы с различными моллюсками, в том
числе с брюхоногими;
репелленты – для отпугивания вредных насекомых;
фумиганты – вещества, применяемые в паро- или газообразном состоянии
для уничтожения вредителей и возбудителей болезней растений;
фунгициды – для борьбы с грибными болезнями растений и различными
грибами и т.д.

17.

• ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) был синтезирован в 1874 г.
Через 50 лет установили, что этот препарат смертелен для
насекомых, представляющих опасность для людей. В 1939 г. Пауль Г.
Мюллер обнаружил эти особенности ДДТ, после чего последовало
его массированное применение по всему миру для борьбы с
малярийными комарами, за что ученый был удостоен Нобелевской
премии по медицине.
• В 1940-1960-х годах ДДТ широко применялся во многих странах для
борьбы с различными насекомыми-вредителями (инсектицид), в том
числе и в быту. Препарат весьма дешев и стоек, а потому доступен
во всех странах. Распыляя его в виде тончайшего дуста над
болотами и водоемами, где обитали комары – переносчики
малярийного плазмодия, удалось в кратчайшие сроки справиться с
малярией, которая в то время оставалась одной из самых
распространенных болезней на земле.
• Используя инсектициды, удалось справиться с бубонной чумой,
которую передают блохи, обитающие на крысах, с тифом, которым
люди заражались от платяных вшей и блох. Таким образом,
инсектициды помогли спасти миллионы человеческих жизней.

18.

• Органическое земледелие (organic farming) - движение
части фермеров за производство продуктов питания без
использования минеральных удобрений и пестицидов.
• Для того чтобы избежать вспышек численности
вредителей, «органические» фермеры выращивают
узкими полосами, перемежая, несколько различных
сельскохозяйственных культур.
• В последнее десятилетие ученые вывели методами
генной инженерии новые сорта, устойчивые к
вредителям, например картофель на котором не живет
колорадский жук.
• Таким образом, использование ядохимикатов дает
несомненную выгоду в сельском хозяйстве и позволяет,
по крайней мере, на некоторое время повысить
количество
получаемой
продукции.
Однако
неблагоприятные
экологические
последствия
заставляют использовать пестициды с большой
осторожностью и умеренно.

19.

Методы селекции – выведения новых сортов растений и разновидностей
животных – за последние два десятилетия претерпели настоящую
революцию.
Последние достижения биологии в области генной инженерии и
биотехнологии позволили ученым принципиально изменить подходы в
создании новых сортов. Теперь научились прямо воздействовать на генотип
– вводить желаемые гены с известными свойствами. Так были созданы
совершенные сорта картофеля, недоступные колорадскому жуку, или сорта
сои с огромными урожаями. К началу XXI в. генетически модифицированные
(или трансгенные) продукты: некоторые сорта сои, кукурузы, хлопка, рапса –
получили Широков распространении в США, Аргентине, Бразилии, Китае и
ряде других стран, причем на их долю приходится около четверти вей
получаемой по данным видам продукции.
У классических методов селекции не было обнаружено каких-либо
действительно опасных последствий для людей или природных экосистем.
Некоторые ученые опасаются, что при использовании новых методов
биотехнологии, существуют возможности нерегулируемого распространения
пересаженных генов в другие виды, что, например, теоретически возможно
при перекрестном опылении. Как и в ряде других случаев обнаружения со
значительной задержкой крайне нежелательных для человечества
последствий собственных изобретений, применение методов генной
инженерии попадает в разряд потенциально опасны технологий, хотя ученые
еще не располагают достоверными фактами реальной опасности их
внедрения.