Самые значимые экологические проблемы, с которыми мир столкнулся в 2014 году

С каждым годом экологическая ситуация на планете Земля ухудшается, но постепенное осознание цивилизованным миром того, что многое зависит от нас, меняет ситуацию. В итоговом обзоре 2014 года редакция "Вести.Наука" постаралась собрать не только самые значимые проблемы, но и решения уже имеющихся.

Загрязнение океана пластиком

Одной из самых насущных экологических проблем уходящего года, очевидно, было загрязнение Мирового океана пластиковыми отходами.

24 экспедиции понадобилось исследователям, чтобы впоследствии с помощью моделирования выяснить количество пластиковых отходов, циркулирующих в водах по всему миру. Объёмы действительно впечатляют: это 5,2 триллиона частиц общим весом более 268 тысяч тонн.
Другая группа исследователей впервые составила карту мусорных материков Мирового океана. При этом, как ни странно, показатели загрязнённости оказались гораздо ниже, чем ожидалось.

Как оказалось, около 99% предполагаемого пластика попросту отсутствует в океанах. Во многом это происходит из-за того, что пластик поедают животные, полагают экологи. Предсказать биологические последствия этих процессов в данный момент невозможно. Огромное количество отходов опускается на морское дно, но это отнюдь не означает, что таким образом океаны остаются в безопасности, ведь загрязнения продолжают влиять на различные глубоководные формы жизни.

Благодаря глобальной циркуляции вод триллионы пластиковых частиц задерживаются в арктическом льде, куда почти не ступает нога человека.

Микропластические загрязнения находятся во всех океанах без исключения. Они влияют на жизнь не только птиц и рыб (по статистике, 90% птиц, погибающих на пляжах не своей смертью, глотают пластиковые отходы, принимая их за пищу), но и на микроорганизмы.

Так, на каждой частичке пластика (даже размером с песчинку) обитают микроскопические беспозвоночные и простейшие формы жизни. Некоторые организмы могут способствовать естественному разложению пластика, однако у этого есть и обратная сторона: небольшие животные делают пластиковые частицы более привлекательными для крупных, которые употребляют их в пищу.

Учёные стараются противостоять сложившейся ситуации по мере сил. Так, например, американские исследователи разрабатывают пластик, который разлагается под действием солнечного света.

А испанские студенты изобрели замену пластиковым бутылкам ― съедобные шары из водорослей. Причём рецепт приготовления инновационной упаковки настолько прост, что её можно изготовить даже в домашних условиях.

Специалисты из Мексики также предложили использовать грибы, чтобы утилизовать подгузники, содержащие полимеры. Подгузники с жидкими отходами сначала стерилизуют, затем измельчают и смешивают с материалом, содержащим органическое вещество лигнин.

На полученный субстрат сажают грибные споры и помещают в полиэтиленовый пакет на две-три недели при низкой освещённости и контролируемой температуре и влажности. Грибы будут питаться целлюлозой, содержащейся в детских пелёнках, из-за чего отходы распадутся всего за два-три месяца, а не за несколько столетий. Этот процесс сократит объём и вес отходов на 80%, а грибы затем будут использованы как пищевая добавка в корм крупному рогатому скоту.

Свой вклад в благое дело вносят и российские исследователи. Так, студент из Казани изобрёл разлагаемый аналог полиэтиленового пакета: экологичную плёнку на основе обыкновенного крахмала, которая растворяется в воде всего за день.

Другие проблемы Мирового океана

К сожалению, пластиковые загрязнения ― не единственное бедствие, с которым пришлось столкнуться Мировому океану. Например, в водоёмах Земли стремительно растёт концентрация ртути, одного из самых вредоносных веществ. Согласно последним данным, с начала промышленной революции содержание ртути в верхних слоях Мирового океана увеличилось в три раза. Всё это не может не сказаться на обитателях водоёмов, а в конечном счёте, и на людях, употребляющих их в пищу.

Кстати, всеобщая любовь к морепродуктам оставляет свой след не только на здоровье человека, но и на популяции самих обитателей глубин. В частности, в 2014 году учёные зафиксировали сокращение численности тихоокеанского голубого тунца, чья спинка и брюшко являются излюбленным деликатесом. На территории Азии, например, этот вид практически исчез. Основная проблема отлова этой рыбы заключается в том, что рыбаки вылавливают молодых особей, которые ещё не успели спариться с представителями противоположного пола. В связи с этим популяция сократилась на 19-33% в течение последних 22 лет.

Рыбы, обитающие в водоёмах, страдают не только от чрезмерного вылова и загрязнения вод, но и высокого уровня шумового загрязнения. Звуковое воздействие двигателей транспортных средств (кораблей и катеров) заставляет животных повышать голос, чтобы перекричать их.

Загрязнения воздуха

В этом году исследователи обнародовали статистику, согласно которой за один только 2012 год загрязнение воздуха унесло жизни 7 миллионов человек по всему миру. Среди проблем, вызванных загрязнением воздуха, сердечно-сосудистые заболевания, инсульты и хронические болезни лёгких, а также онкологические заболевания и острые респираторные вирусные инфекции.

Наибольший процент летальных исходов зафиксирован в бедных странах Юго-Восточной Азии и в западной части Тихоокеанского региона. 3,3 миллиона смертей связаны с загрязнением воздуха в помещениях, и только 2,6 миллиона ― с неблагополучными условиями внешней среды. Говоря о плохом качестве воздуха в помещениях, эксперты ВОЗ отмечают, что 2,9 миллиарда человек на Земле живут в домах, где для обогрева и приготовления пищи всё ещё используется такое топливо, как уголь, дерево и даже навоз.

Промышленные загрязнения воздуха особенно губительны в странах со стремительной индустриализацией, в частности в Индии и Китае.

С другой стороны, анализ спутниковых данных показал, что сельскохозяйственный скот в США испускает больше метана в атмосферу, чем это сделала нефтяная и газовая промышленности вместе взятые. Метан ― один из газов, влияющих на среднегодовые температуры. Он задерживается в атмосфере на меньший срок, чем углекислый газ, но плотнее покрывает планету, вызывая потепление.

Выхлопные газы автомобилей, в свою очередь, влияют не только на климатические условия на нашей планете. Они влияют на многие аспекты жизни, например, мешают бабочкам определять местонахождения цветов по запаху. Если учесть то, что калорий, полученных от одного кормления, хватает лишь на 15 минут полёта, точная навигация очень важна для летающих опылителей.

Глобальное потепление и климатические изменения

Вопрос глобального потепления вот уже несколько лет остаётся одной из самых насущных экологических проблем. В этом году группа британских исследователей выступила с заявлением, что инверсионные следы самолётов оказывают негативное влияние на климатические условия.

Инверсионный след образуется далеко не всегда. Для его формирования самолёту необходимо влететь в область с очень низкой температурой и высокой влажностью. Как правило, причиной возникновения следа являются отработанные газы реактивных двигателей, в составе которых водяной пар, углекислый газ, оксиды азота, углеводороды, копоть и соединения серы.

Частички соединений серы служат зародышами для конденсации воды, при этом сам инверсионный след может формироваться как из водяного пара, входящего в состав отработанных газов, так и из пара, входящего в состав пересыщенной атмосферы. По мнению специалистов, избежать этого явления можно в том случае, если маршрут рейса будет проложен таким образом, чтобы избежать мест, в которых появляется конденсационный след.

Парниковый эффект и глобальное потепление могут привести к необычным и разрушительным погодным явлениям, среди которых засухи, наводнения и другие природные катаклизмы. Компьютерное моделирование, представленное учёными на ежегодном съезде Европейского союза наук о Земле в Вене, показало: риск большого количества осадков в зимнее время увеличился в одной лишь Великобритании примерно на 25% по сравнению с доиндустриальной эпохой. Американские исследователи, в свою очередь, заявили, что климатические изменения уже затронули каждый штат США, и выбросы углекислого газа нуждаются в незамедлительном сокращении.

Климатические изменения влияют не только на сельское хозяйство, инфраструктуру и водоснабжение, но и на здоровье населения: продолжительные ливни и затяжные засухи увеличивают риск распространения болезней (как инфекционных заболеваний, передающихся через воду, так и стрессовых состояний во время жары).

В настоящий момент мир находится на пороге глобальных перемен и ему предстоит адаптироваться к неизвестному климату будущего: засухам, наводнениям, дефициту энергии и продовольствия, увеличению численности сельскохозяйственных вредителей, эпидемиям, вспышкам болезней, проблемам с водоснабжением.

Несмотря на очевидность необходимости сохранения лесов, которые теоретически могли бы помочь сдерживать губительные последствия загрязнений воздуха и глобального потепления, их вырубка всё же не прекращается. Для производства коммерческих продуктов редкие виды деревьев нещадно уничтожаются. Независимый учёный определил, что владельцы коммерческих плантаций и пищевые компании своей деятельностью способствуют незаконной вырубке тропических лесов, что не только отражается на лёгких планеты, но и ускоряет вымирание редких видов животных.

Согласно подсчётам экспертов, в деятельности коммерческого сельского хозяйства используется около 70% тропических лесов, при этом половина деревьев вырубается в ходе незаконных действий. В одной лишь Индонезии 80% вырубки лесов происходит незаконным путём. К тому же, именно эта страна является крупнейшим экспортёром пальмового масла, которое добавляется практически во все полуфабрикаты, продукты питания и косметику, и производится оно в большинстве случаев незаконным путём. При вырубке пальм погибают исчезающие виды орангутанов, бонобо и других обезьян. К слову, пальмовое масло добавляется, как правило, в низкосортные продукты, употребление которых может привести к различным заболеваниям.

К сожалению, у этой проблемы пока нет решения. В краткосрочной перспективе её не решит даже контроль над численностью населения (например, законодательная политика одного ребёнка). Даже если численность населения будет единовременно и существенно сокращена из-за какой бы то ни было глобальной катастрофы, это тоже существенно не изменит дело.

Однако эффективное планирование семьи (которое во многом зависит от должного информирования и образованности людей) по всему миру имеет большой потенциал, чтобы ограничить численность человеческой популяции и облегчить давление на доступность ресурсов в долгосрочной перспективе. То есть наши ближайшие потомки вряд ли ощутят выгоду от этого, а вот наши пра-пра-пра-правнуки ― вполне.

Сокращение природных ресурсов

Согласно моделированиям, выполненным американским учёным, человечество сокращает численность видов в тысячу раз быстрее естественного темпа. При этом естественный процесс предусматривает появление новых биологических видов взамен вымершим, однако благодаря деятельности человека это попросту не успевает произойти. И если так пойдёт и дальше, это может привести к шестому массовому вымиранию на нашей планете: исчезнет 41% видов земноводных, четверть всех млекопитающих, а также 13% птиц. Всё это может произойти в течение ближайших пяти лет, если люди не перестанут разрушать среды обитания различных видов животных.

К исчезновению видов могут привести климатические изменения, вырубка лесов, чрезмерный неконтролируемый отлов рыбы для продажи на чёрном рынке, загрязнение воды и воздуха, однако всё это является результатом антропогенного воздействия.

При этом в 2014 году стало известно, что этим человечество вредит само себе: сокращение популяций диких животных приведёт к войнам и рабству. Благополучие цивилизованного общества напрямую связано с природным балансом популяций диких животных. Более миллиарда беднейших людей в мире напрямую зависят от охоты, поскольку для них это единственный способ получить порцию белка.

Если они будут лишены такой возможности, начнётся спад цивилизации и общественного комфорта, будет процветать браконьерство, преступность и расслоение общества.

Вредные продукты

Многие продукты, которые помогают человеку, могут вредить окружающей среде. Как оказалось, смываемые остатки обезболивающих и противовоспалительных препаратов (вроде ибупрофена) задерживают рост важных продовольственных культур.

Лекарства могут изменить рост корней и стеблей салата и редиса в первые несколько недель после их прорастания. Корни растений становятся слишком короткими, а вот листья, наоборот, вырастают в избыточном количестве. Как оказалось, чрезмерное использование антибиотиков приводит к тому, что они также в избытке попадают в окружающую среду и провоцируют распространение устойчивых к антибиотикам бактерий.

Антимикробные средства гигиены, активным компонентом которых является триклозан, не только помогают защитить самого человека от бактерий, но и провоцируют развитие рака и фиброза печени – несколько лет назад уже было выяснено, что триклозан вредит сердцу и мышцам. Высокое содержание вещества в организме приводит к гормональным нарушениям в репродуктивной системе, а некоторые бактерии вырабатывают генетическую устойчивость к триклозану, что делает его бесполезным.

Солнцезащитные средства, защищающие нашу кожу от рака, негативно влияют на морских обитателей. В составе этих средств имеются диоксид титана и оксид цинка, которые в морской воде под воздействием солнечных лучей превращаются в перекись водорода. Она вредит фитопланктону, которым питаются почти все морские жители – от маленьких рыб и креветок до огромных китов.

Экологии водоёмов вредят даже такие средства, как скрабы для лица. Мельчайшие частицы пластика из них успешно минуют фильтры в системе водоснабжения и устремляются в водоёмы, засоряя их. По подсчётам экспертов, около 81% всего пластика, выловленного на территории США, являются составляющими косметической продукции. В ответ на такие новости многие косметические гиганты пообещали разработать скрабы с натуральными веществами – морской солью или овсяными хлопьями, которые не только безопаснее для окружающей среды, но и полезнее для самих потребителей.

Не только косметика, но и техника вредит экологии. Светодиодные лампы, за которые японцы получили Нобелевскую премию, как оказалось, привлекают на 48% больше насекомых, чем обыкновенные газоразрядные лампы. В свете диодов мотыльки и мушки теряют ориентацию в пространстве и наиболее подвержены опасности погибнуть от нападения хищников.

Перемены к лучшему

Однако большое количество пугающих открытий совершенно не означает, что 2014 год не был ознаменован чем-то хорошим. Многие учёные мира работают над улучшением сложившейся ситуации.

В частности, исследователи разработали стратегию, которая может повысить урожайность и уменьшить ущерб, наносимый окружающей среде. Они предполагают три основных области, в которых можно устойчиво увеличивать производство продуктов питания. Это повышение урожайности непродуктивных ферм, уменьшение расхода таких ценных ресурсов, как вода, а также изменение рациона питания самого человека.

Культуры следует выращивать более экологически безопасным способом: сокращать выбросы парниковых газов, тратить меньше воды на орошение и не злоупотреблять удобрениями (что приводит к загрязнению воды). Наибольший экологический ущерб от ферм наблюдается в Китае, Индии, США, Бразилии, Индонезии и Пакистане. И, разумеется, следует рационально относиться к пище, ведь почти 30-50% продуктов питания в настоящее время идёт в отходы.

Рост углекислого газа в атмосфере не только влечёт глобальное потепление, но и приводит к увеличению сельскохозяйственного сезона. Повышение температур инициирует более раннее начало роста растений, а помимо этого увеличение содержания CO2 в воздухе приводит к тому, что дыхательные поры на листьях или устьица закрываются, что также предотвращает потерю воды. Благодаря этому растения дольше сопротивляются увяданию, что существенно продлевает период вегетации.

Животные не только страдают от изменяющихся условий окружающей среды, но и постепенно приспосабливаются к ним. Рыбы, например, в последнее время предпочитают селиться вблизи нефтяных платформ, нежели в рифах. При этом, как правило, площадь нефтяной платформы больше, чем площадь рифа. Исследователи даже предлагают после окончания эксплуатации оставлять платформы в подарок морским обитателям.

Бабочки-монархи нашли пользу в солях, которыми каждую зиму посыпают дороги. Дорожная соль поднимает в 30 раз уровень натрия в тканях некоторых растений по сравнению с нормой. Благодаря этому самцы бабочек приобретают большую мышечную силу для полёта, в то время как самки – больший размер мозга. Правда, дозировку соли следует контролировать, так как высокие концентрации натрия приводят к смерти представителей флоры и фауны.

Пищевые отходы (те самые, которых так много идёт в утиль), появляющиеся на городских улицах, успешно перерабатываются муравьями. Результаты наблюдений показали: ежегодно одни только членистоногие съедают от 4 до 6,5 килограммов пищевых отходов с разделительной полосы одной улицы.

Люди тоже стараются приносить больше пользы окружающей среде. Так, в Канаде начала свою работу первая в мире электростанция, собирающая углерод, в Германии открывается безотходный супермаркет, а в Великобритании все отходы другого супермаркета будут пущены для обеспечения его электроэнергией.

В Голландии проложили 70-метровую велосипедную дорожку, которая вырабатывает электричество. Одна её полоса выложена плиткой из кремниевых фотоэлементов размером 2,5 x 3,5 метра, защищённых сантиметровым слоем из закаленного стекла. Такое дополнение позволяет солнечным лучам взаимодействовать с солнечными фотоэлементами, и в тоже время является прочной и надёжной защитой от внешних повреждений.

"Солнечная дорога" производит примерно на 30% меньше энергии, чем фотоэлементы, располагаемые на крышах домов. Однако разработчики надеются, что в будущем такого рода дорожки будут составлять хотя бы 20% всех дорог (то есть около 140 тысяч километров).

В Шри-Ланке планируют сделать из жилищного комплекса первый в мире вертикальный сад, который будет соответствовать всем экологическим требованиям: за электроэнергию будут отвечать солнечные батареи, за воду — система рециркуляции сточных вод, а за свежий воздух — бесконечные сады и клумбы, растущие прямо на стенах.

Специалисты из Китая и Сингапура и вовсе разрабатывают проект зелёного эко-города Биньхай. Именно таким азиатские дизайнеры видят город будущего. Озеленение города будет проходить от окраин к центру. Постепенно планируется создать прямо посреди города луга, болота и озёра, которые будут соседствовать с учебными учреждениями, библиотеками, деловыми центрами и другими важными для современных жителей мегаполиса местами. Дома, разумеется, будут использовать энергию солнца и геотермальное отопление. Так планируется снизить энергозатраты до минимума, а выбросы в окружающую среду предотвратить вовсе.

Важно, что изменения происходят во многих странах и на законодательном уровне. Так, в сентябре вступил в силу общемировой запрет на торговлю мясом акулы и морского дьявола. Вся торговля мясом и плавниками пяти видов акул в 180 странах теперь строго регулируется: по научным оценкам, около 100 миллионов особей истреблялось ежегодно.

Кстати, благодаря многочисленным кампаниям, целью которых было информирование общественности о бедственном положении акул, продажа акульего мяса и плавников снизилась на 70% ещё до запрета неавторизованной торговли.

В борьбу за сохранение видов внедряются и самые современные технологии. В Бразилии специальное приложение для смартфонов помогает отслеживать дорожные участки, опасные для животных. Конечная цель проекта — разработка плана официальных природоохранных ведомств, который поможет адаптировать шоссе и сделать их более безопасными для животных.

Экологи из Сингапура используют социальные сети для того, чтобы отслеживать состояние мангровых лесов – заповедных мест, популярных среди туристов.

В Индии планируют создать сети беспроводных радаров, изначально разработанных для контроля границы Мексики и США от незаконных мигрантов. Эта система работает путём поиска закономерностей: отображение различных объектов сравнивается с имеющимися записями. Когда система видит проникновение человека в зону обитания тигров (или же выход хищника из своей зоны обитания и приближение его к людям), она сигнализирует смотрителям. Система может отпугнуть браконьеров, идущих на охоту за тиграми, или предупредить местных жителей о приближающемся опасном хищнике.

Другая исследовательская группа, также из Индии, планирует проложить в заповедниках оптоволоконные кабели, которые будут фиксировать небольшие изменения давления на поверхности: шаг человека или тигра изменит движение света сквозь волокно и оповестит охрану.

С незаконным выловом рыбы хочет побороться технологический гигант Google: для этого компания разработала систему Global Fishing Watch. Новинку также анонсировали в 2014 году. Она использует спутниковые данные и предоставленную добровольцами информацию для отслеживания тысяч лодок в режиме реального времени. Текущая версия следит за движением 111374 судов, среди которых есть и те, что практикуют несанкционированную ловлю рыбы.