История катастроф

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет науки и технологий

имени академика М. Ф. Решетнева»

Кафедра безопасности жизнедеятельности

	Рекомендовано для использования в учебном процессе методической комиссией института лесных технологий протокол № от «» июня 2021 г.

История катастроф

курс лекций

для студентов направления 20.03.01 Техносферная безопасность

всех направленностей и форм обучения

Красноярск, 2021

УДК 614.8 (075.32)

ББК 68.903Я7

В75

История катастроф: курс лекций для бакалавров направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» всех форм обучения. - Красноярск: СибГУ, 2021. - 144 с.

Табл. 8. Ил. 3. Библиогр.: 98.

Автор: канд. техн. наук, доцент Саулова Татьяна Алексеевна

Рецензенты:

канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института вычислительного моделирования - обособленного подразделения ФИЦ КНЦ Сибирского отделения РАН Валерий Васильевич Ничепорчук;

канд. техн. наук, доцент Нина Александровна Романова (научно-методический совет СибГУ).

В курсе лекций изложены основные понятия, особенности возникновения и протекания современных катастроф, теории катастроф, рассмотрены системы мониторинга и предупреждения возникновения мега-катастроф. В конце каждой главы приведены контрольные вопросы и задания для самоконтроля. Приложения содержат исторический и справочный материал о наиболее крупных катастрофах в России и мире, системах мониторинга и предупреждения катастроф. Курс лекций предназначен для студентов направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» всех направленностей и форм обучения.

	© Саулова Т. А., 2021
	© ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва», 2021

Содержание

Введение………………………………………………………………..	4
Перечень условных сокращений………………………………………	6
Глава 1	Опасности, угрозы, катастрофы, мега-катастрофы. История катастроф…………………………………………	7
1.1	Классификация катастроф…………………………………	8
1.2	Влияние природных и искусственных катастроф на развитие биосферы ………………………………………..	12
1.3	История катастроф доантропогенного периода…………..	15
1.4	История катастроф в период развития человечества ……	17
1.5	История крупнейших катастроф современности………....	21
Контрольные вопросы и задания к главе 1………………………..…	29
Глава 2	Особенности возникновения и протекания современных катастроф……………………………………………………	30
2.1	Научные подходы в понимании закономерностей и причин возникновения катастроф………………………..	30
2.2	Исторические истоки современных научных методов прогнозирования катастроф……………………………….	37
2.3	Научные методы прогнозирования катастроф…………...	49
2.4	Методы контроля, оценки и исследования опасных явлений природного, техногенного и социального характера …………….………………………………...........	51
2.5	Общемировые тенденции угрозы мега-катастроф..……...	67
Контрольные вопросы и задания к главе 2…………………………..	76
Глава 3	Теория катастроф…………………………………………...	77
3.1	Положения теории катастроф……………………………...	77
3.2	Физическая теория катастроф……………………………...	78
3.3	Социальная теория катастроф……………………………...	78
3.4	Антропогенные факторы катастроф………………………	104
3.5	Военно-политические аспекты теории катастроф…….….	106
3.6	Системы мониторинга и предупреждения катастроф……	111
Контрольные вопросы и задания к главе 3………………………..…	116
Заключение……………………………………………………………..	117
Перечень условных сокращений……………………………………...	120
Библиографический список…………………………………………...	121
Приложение 1 Ключевые слова………………………………………	128
Приложение 2 Исторические данные о катастрофах.........................	129
Приложение 3 Справочные данные о катастрофах…………………	132
Приложение 4 Системы мониторинга и предупреждения катастроф……………………………………………………..................	135

Введение

катастрофа антропогенный опасный техногенный

Катастрофы, в их широком спектре проявления, практически во всех сферах нашей жизни во все времена внушали и внушают человечеству мистический страх перед их фатальной неизбежностью и роковой непредсказуемостью. Количество катастроф возросло в последнее время и к тому же они становятся все масштабнее по размерам наносимого ущерба. Если в 2010 году потери мировой экономики вследствие природных катастроф были оценены в 220 млрд. долларов США, что в три раза больше 2009 года, то в начале 2011 года потери уже превысили сумму ущерба 2010 года почти в 2 раза [1].

Это обусловлено комплексом различных угроз и вызовов. Глобальные изменения природной среды, широкомасштабные экономические, социальные и политические кризисы, повышение уровня сейсмической активности земной коры, возрастание размеров и мощи технических систем, прогрессирующее вмешательство человека в природу усиливают риски крупномасштабных природных, экологических и техногенных катастроф. Темпы роста экономического ущерба от крупнейших чрезвычайных ситуаций достигают показателей экономического развития большинства развитых стран и представляют глобальную угрозу для мировой экономики.

Учебное пособие разработано по дисциплине «История катастроф», изучаемой бакалаврами направлений 20.03.01 «Техносферная безопасность» в седьмом семестре в объёме 5 зачётных единиц (180 часов) и 44.03.01 «Педагогическое образование» в восьмом семестре в объёме 4 зачётные единицы (144 часа), промежуточный контроль осуществляется в форме экзамена.

В результате изучения дисциплины студенты направления 20.03.01 осваивают общекультурную компетенцию ОК-10 - способность к познавательной деятельности.

Студенты направления 44.03.01 осваивают общекультурные компетенции ОК-2 - способность анализировать основные этапы и закономерности исторического развития для формирования патриотизма и гражданской позиции; ОК-5 - способность работать в команде, толерантно воспринимать социальные, культурные и личностные различия; ОК-13 - способность выявлять и формировать культурные потребности различных социальных групп.

Пособие содержит три главы. В первой главе раскрыты ключевые понятия «катастрофа», «мега-катастрофа» и причины перерастания опасностей чрезвычайного характера в катастрофические процессы. Приведены основные исторические характеристики катастроф различного характера. Раскрыты предпосылки развития мега-катастроф.

Во второй главе раскрыты особенности возникновения и протекания современных катастроф. Освещены мировоззренческие и научные подходы в понимании закономерностей и причин возникновения катастроф. Рассказано о современных научных методах прогнозирования будущего и их исторических истоках. Рассмотрены общемировые тенденции угрозы мега-катастроф, научные предпосылки для прогноза глобальных катастроф в мире и в России.

В третьей главе подробно рассмотрены теории возникновения мега-катастроф: физическая, социальная теории. Раскрыта роль антропогенных факторов и военно-политических аспектов в теории мега-катастроф, рассмотрены систем мониторинга и предупреждения возникновения мега-катастроф: опасных природных явлений; техногенной, биолого-социальной опасности; социально-экономических процессов, военных угроз, включая системы предупреждения о катастрофах и применения геофизического оружия. Кроме этого, указаны основные направления интеграции существующих и создаваемых систем наблюдения в единую систему мониторинга и прогнозирования катастроф [2].

В конце каждой главы приведены контрольные вопросы и задания для самоконтроля. Приложения содержат ключевые слова, исторический и справочный материал о наиболее крупных катастрофах в мире и России.

Учебное пособие представляет собой тщательно подобранный, систематизированный и изложенный в логичной последовательности исторический и научный материал по дисциплине «История катастроф».

Пособие не только дает представление о фактах произошедших катастроф, но и с научной точки зрения раскрывает сущность процессов, создающих предпосылки к возникновению мега-катастроф, показывает всю их неоднозначность: катастрофы могут быть созидательными, преобразующими мир, и - разрушительными, трагичными.

Изучение представленного материала пособия формирует способность анализировать, видеть синергетический (смешанный) характер предпосылок катастроф, даёт представление о научных подходах к предупреждению мега-катастроф - навыки, необходимые бакалаврам данных направлений подготовки.

Перечень условных сокращений

Dst-индекс, Кр-индекс, АЕ-индекс - индексы солнечной и геомагнитной активности

NASA - Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства 

N-энергия - нерегулярная (переменная) компонента волнового поля землетрясения

P- и S-волны - продольные и поперечные сейсмоволны

S-энергия - регулярная (постоянная) компонента волнового поля землетрясения

а.э. - аэроионы

АЭС - атомная электростанция

ГЛОНАСС - Глобальная навигационная спутниковая система

Гц - Герц

ГЭС - Гидроэлектростанция

МВД РФ - Министерство Внутренних Дел России

МГД-генераторы - магнитогидродинамический генератор

МИФИ - Московский инженерно-физический институт

МО РФ - Министерство обороны России

МЧС РФ - Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации стихийных бедствий России

ОК - общекультурная компетенция

ООН - Организация Объёдинённых Наций

ПО - производственное объединение

ПЭР - первичные энергоресурсы

РСЧС - Российская система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций

СВИ - спирально-вихревое излучение

СВП - спирально-вихревое поле

СВС - спирально вихревой солитон

СМИ - средства массовой информации

СМП ЧС - система мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера

СНГ - Союз независимых государств

США - Соединённые Штаты Америки

ТЦМП - территориальные центры (подразделения) мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций

ТЭС - тепловая электростанция

ФПУ - эффект Ферма-Паста-Улама

ФСБ РФ - Федеральная служба безопасности России

ЧС - чрезвычайная ситуация

Глава 1. Опасности, угрозы, катастрофы, мега-катастрофы

1.1 История катастроф

Мир находится в постоянном движении и развитии. Изменения, происходящие в нём, неизбежны. Это такое же явление, как рост огромного дерева из едва заметного зёрнышка.

Катастрофа - это резкое скоротечное изменение обстановки окружающего мира с большим количеством жертв и материального ущерба. Катастрофой эти изменения становятся для человека, потому что они к ней не готовы. Эти изменения могут быть созидательными, преобразующими мир, и - разрушительными и трагичными. Катастрофа -- это естественное явление динамического развития окружающего мира, и трагедией завершается тогда, когда человек становится беспечным по отношению к себе и безответственным за свои поступки, когда преобразуя и искажая окружающую его земную среду, не задумывается о последствиях.

За последние десятилетия наметился неуклонный рост количества и ущерба от катастроф, разнообразие и характер протекания которых постоянно меняется и усложняется. Современные природные, техногенные и гуманитарные катастрофы, социальная нестабильность, локальные военные конфликты имеют синергетический (смешанный) характер, в их определении используют термин мега-катастрофа.

Мега-катастрофа (mega-disaster) - это наиболее масштабная катастрофа синергетического характера с большим количеством жертв и материального ущерба.

Планета Земля ещё до конца не понята ни учёными, исследующими её сложнейшими физическими приборами, ни живущим на ней человечеством. Земля - «живой» организм, в котором идут сложнейшие взаимосвязанные геопроцессы. Земля, как и организм человека, имеет системные органы, преобразующие энергию и материю, каналы связи, управляющие их балансом и обеспечивающим устойчивое равновесие всех природных систем. Нарушение этого баланса и равновесия геосистем и вызывает болезни Земли, которые и проявляются как природные катастрофы [1].

Одной из главных причин роста масштабов чрезвычайных ситуаций наряду с циклическими изменениями в природе, является постоянное увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду, которая способствует увеличению таких природных катастроф, как наводнения, лесные и торфяные пожары, обезлесение, опустынивание. В то же время опасности и угрозы в современном мире приобретают все более комплексный, взаимоувязанный характер. Одна угроза порою влечет за собой целую цепочку других опасностей.

Войны вызывают чрезвычайные ситуации в техногенной, социальной, экологической сферах. Техногенные катастрофы индуцируют природные катаклизмы и, наоборот, природные бедствия пагубно влияют на техногенную безопасность.

Современный мир постоянно преобразуется, медленно, незаметно, а иногда очень быстро и с ускорением. Изменяется ландшафт Земли, растёт протяженность транспортных структур, увеличиваются объёмы промышленного производства и соответственно локальные энергетические нагрузки и опасные загрязнения окружающей среды, и естественная экосистема Земли уже не справляется с их нейтрализацией. С началом развития и ростом промышленности и транспортных систем появилась новая угроза - масштабные техногенные катастрофы. Увеличивается численность населения, небольшие города-крепости стали превращаться в мегаполисы. Огромные потоки мигрантов без боя захватывают территории и города, за которые прежде, в старые времена, шли кровопролитные войны. Нарушается этнический баланс, прежде мононациональных государств, что ведёт к росту социальной напряжённости и нестабильности в этих странах.

Угрозы существованию человечества несёт развитие современных науки и технологии. Прежде они имели созидательный характер, направленный на повышение благосостояния общества, теперь же пошли по направлению создания таких технических систем и технологий, которые по существу являются принципиально новым видом оружия: геофизического, биологического, психотронного, которое уже применяется в полной мере и не попадает ни под какие международные соглашения и запреты [1].

1.2 Классификация катастроф

Главным классифицирующим признаком катастрофы является ее характер возникновения (генезис). При таком подходе вся совокупность рассматриваемых ситуаций распадается на два больших типа: преднамеренные и непреднамеренные катастрофы. Происхождение чрезвычайной ситуации может также рассматриваться в отношении ее естественности. При этом подходе все чрезвычайные ситуации подразделяются на три типа:

- искусственного происхождения (антропогенные, включая техногенные);

- естественного (природные);

- смешанного происхождения (природно-антропогенные).

Причинами природных катастроф могут быть следующие:

- столкновение Земли с космическим телом;

- повышенная активность Солнца;

- вулканическая активность;

- движение литосферных плит.

Любая из этих причин была реальной предпосылкой происхождения отдельно взятой катастрофы в прошлом планеты. Анализируя данные, полученные при изучении научных исследований, посвященных этим вопросам можно однозначно сказать, что указанные причины неоднократно вызывали глобальные катастрофические явления на планете как обособленно друг от друга, так и в комплексе между собой. Кроме того, между ними возможно возникновение причинной связи, что приводит к немедленному повторению катастрофы, возникшей по различной от первоначальной причине (например, после землетрясения происходит извержение вулкана).

Среди причин техногенных катастроф наука выделяет следующие, наиболее характерные причины:

- человеческий фактор (некомпетентность, непрофессионализм человека, слабая установка на приоритетность вопросов безопасности в отношениях с окружающей средой, халатность, низкий уровень трудовой дисциплины, слабое развитие науки, и т.д.);

- авария.

Техногенные катастрофы подразделяются на следующие виды.

По субъективному отношению:

- вызванные неумышленными, ошибочными действиями обслуживающего персонала - персонал в силу невнимательности или слабой подготовки своими действиями спровоцировал катастрофу (пример - катастрофа в Чернобыле);

- вызванные умышленными действиями с целью саботажа;

- вызванные износом оборудования, тектоническими, природными или погодными условиями (авария на химическом предприятии Union Carbide в Бхопале Индия, авария на Саяно-Шушенской ГЭС 2009г.);

- вызванные непредвиденными и нежелательными последствиями штатного функционирования технологических систем [2, 3, 4, 5].

По объекту (классификация ООН) техногенные катастрофы обычно разделяют на три основных типа:

- «индустриальные» (химическое заражение, взрывы, радиационное заражение, разрушения, вызванные иными причинами);

- «транспортные» (аварии в воздухе, на море, железных дорогах и пр.);

- «смешанные» (происходят на иных объектах) [6].

По месту возникновения техногенные катастрофы разделяют на следующие виды:

- аварии на АЭС с разрушением производственных сооружений и радиоактивным заражением территории (ярким примером является авария на Чернобыльской АЭС);

- аварии на ядерных установках инженерно-исследовательских центров с радиоактивным загрязнением территории;

- аварии на химически опасных объектах с выбросом (выливом, утечкой) в окружающую среду сильнодействующих ядовитых веществ;

- аварии в научно-исследовательских учреждениях (на производственных предприятиях) осуществляющих разработку, изготовление, переработку, хранение и транспортировку бактериальных средств и препаратов или иных биологических веществ с выбросом в окружающую среду;

- авиационные катастрофы, повлекшие за собой значительное количество человеческих жертв и требующие проведения поисково-спасательных работ;

- столкновение или сход с рельсов железнодорожных составов (поездов в метрополитенах), повлекшие за собой групповое поражение людей, значительное разрушение железнодорожных путей или разрушение сооружений в населенных пунктах;

- аварии на водных коммуникациях, вызвавшие значительное число человеческих жертв, загрязнение ядовитыми веществами акваторий портов, прибрежных территорий, внутренних водоемов;

- аварии на трубопроводах, вызвавшие массовый выброс транспортируемых веществ и загрязнение окружающей среды в непосредственной близости от населенных пунктов;

- аварии на электросистемах;

- аварии на очистных сооружениях;

- гидродинамические аварии;

- прорыв плотин, дамб;

- пожары, возникающие в результате взрывов на пожароопасных объектах [7].

Важная характеристика катастроф - темпы их формирования (развития). По продолжительности (от непосредственной причины возникновения чрезвычайной ситуации до ее кульминационной точки) все ситуации можно разделить на «взрывные» и «плавные». Продолжительность развития катастроф первого типа составляет от нескольких секунд до нескольких часов. Примером таких экстремальных ситуаций могут служить стихийные бедствия и некоторые виды техногенных катастроф (аварии на крупных АЭС, ТЭС, газо- и нефтепроводах, а также на химических предприятиях).

Продолжительность развития чрезвычайных ситуаций второго типа может исчисляться несколькими десятилетиями. Такая ситуация возникла в 1978 г. в районе канала Лав (Ниагара-Фоле, США). С 1942 г. по 1953 г. филиал известной нефтехимической корпорации «Оксидентал Петролеум» производил захоронение опасных отходов, содержащих диоксин и еще примерно 200 ядовитых веществ. Спустя четверть века они просочились на поверхность, попали в водопроводную сеть и создали серьезную угрозу здоровью и жизни населения.

По масштабу распространения катастрофы классифицируют на: локальные (объектные), местные, региональные, национальные и глобальные [8].

Понятие масштаба распространения включает не только размеры территории, на которой возникла чрезвычайная ситуация, но и ее косвенные последствия (нарушение связи, систем водоснабжения и водоотведения, необходимость ремонта или разборки поврежденных зданий и сооружений и др.), а также тяжесть этих последствий, которую оценивают по затрате сил и ресурсов, привлеченных для ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Локальные чрезвычайные ситуации (катастрофы) возникают на отдельных объектах экономики (предприятиях, промышленных очистных сооружениях, складах и хранилищах и др.). Их последствия на этих объектах устраняются собственными силами и за счет своих ресурсов.

К местным катастрофам относят такие, которые возникли в населенном пункте, городе, в одном или нескольких районах, а также в пределах области. Устранение их последствий производится с привлечением ресурсов области.

Региональные чрезвычайные ситуации занимают территорию нескольких областей или экономического района; национальные - охватывают территорию нескольких экономических районов, но не выходят за пределы государства; глобальные чрезвычайные ситуации распространяются и на другие государства. Соответственно устранение перечисленных последствий осуществляется за счет субъектов государства, государства в целом или международного сообщества (при глобальных катастрофах).

Локальная катастрофа при известных условиях вполне может перерасти в региональную, национальную или глобальную. При этом важно установить конкретный тип критерия или параметр, согласно которому возникшая обстановка относится к тому или иному типу чрезвычайной ситуации [8].

В качестве примеров рассмотрим две самые крупные техногенные катастрофы за всю мировую историю развития энергетики и промышленности.

Крупнейшая ядерная авария произошла 26 апреля 1986 г. в Чернобыле на Украине. В результате последовательных ошибок, допущенных операторами ядерного реактора, в нем начал накапливаться водяной пар. Он реагировал с находящимся в реакторе горячим цирконием и образовывался водород. Давление водорода в активной зоне реактора нарастало, что привело в конечном итоге к разрушению верхней части реактора. При соприкосновении с воздухом газообразная смесь взорвалась и от возникшего пламени загорелся графитовый замедлитель. Этот замедлитель продолжал гореть несколько дней.

Радиоактивные вещества, находящиеся в реакторе, попали в атмосферу и образовали радиоактивное облако. Размеры этого облака составляли 30 км в ширину и приблизительно 100 км в длину. Распространившись затем на большое расстояние, это облако вызвало радиоактивное заражение местности. Зона существенного загрязнения местности (с уровнем загрязнения более 5 мр/ч) составила около 3000 км2. Несколько десятков человек погибло в результате аварии. Отмечены также многочисленные случаи заболевания лучевой болезнью. Свыше 100 000 человек, проживавшие в радиусе 30 км от реактора, пришлось эвакуировать вскоре после аварии.

Крупнейшая химическая авария произошла на заводе по изготовлению пестицидов в г. Бхопале (Индия) 2 декабря 1984 г. Этот завод - дочернее предприятие американской фирмы «Юнион Карбайд» - производил пестицид севин (С10Н7ООСNНСН3). При его производстве использовалось промежуточное ядовитое соединение (полупродукт) - метилизоцианат.

В результате технической неисправности (поломки предохранительного клапана) одного из резервуаров, в котором хранился метилизоцианат, его ядовитые пары попали в атмосферу. По оценкам, в воздух попало приблизительно 3 т газа, от воздействия которого более 2500 человек погибли, а общее число пораженных отравляющим веществом, которым была оказана медицинская помощь, достигло 90000 человек [9].

Эти техногенные катастрофы в Бхопале и Чернобыле по технико-экономическому критерию можно отнести к локальной чрезвычайной ситуации, по экономическому - к национальной, а по социально-политическому, имея в виду международный резонанс, а также по социально-экологическому (крупнейшие катастрофы за всю мировую историю индустрии и энергетики) - к глобальной чрезвычайной ситуации.

В Законе РФ «Об окружающей среде» используется термин катастрофической экологической обстановки в регионе, под которым понимают высшую степень экологического неблагополучия в каком-либо регионе страны. Регион, в котором сложилась катастрофическая экологическая ситуация, в соответствии с указанным Законом носит название зоны экологического бедствия.

Зоны экологического бедствия - это участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных [10].

1.2 Влияние природных и искусственных катастроф на развитие биосферы

Какое же влияние оказывают природные и искусственные катастрофы на развитие биосферы? Согласно современным представлениям о сущности эволюции биосферы, главенствующую роль в этом процессе играют естественный отбор и мутации. В результате мутаций появляются новые формы жизни. Естественный отбор закрепляет право на дальнейшее существование и развитие за наиболее жизнеспособными. Темпами этих процессов управляют катастрофы, играющие роль регуляторов эволюции. При бескатастофическом существовании биосферы условия обитания видов являются практически неизменными [10].

При этом естественный отбор сравнительно быстро стабилизирует структуру сообществ. У новых форм жизни, образующихся в результате мутаций, практически нет шансов на выживание - все экологические ниши заняты. В результате темпы эволюции резко снижаются. Начинается своеобразный «застой» и механизмы адаптации к изменениям параметров окружающей среды у доминирующих форм жизни «за ненадобностью» ослабевают.

При возникновении глобальных катастроф существенно изменяются условия обитания всех видов. Каждый вид попадает в неблагоприятные для себя условия и вынужден бороться за существование. При этом резко возрастает внутривидовая и межвидовая конкуренция; многочисленные и ранее господствовавшие формы жизни утрачивают свои естественные преимущества перед малочисленными и слабыми.

В этой борьбе выживают и приобретают статус доминирующих виды, обладающие наиболее развитыми способностями к адаптации и способные быстрее других приспособиться к новым условиям.

Чем больше масштабы катастрофы - тем существеннее она влияет на эволюцию. К числу наиболее глобальных, имеющих действительно всепланетные масштабы, относятся катастрофы, вызванные столкновением Земли с другими небесными телами.

Поиском следов подобных катастроф - т.н. астроблем впервые занялся американский геолог и астроном Джим Шумейкер. Он убедительно доказал, что ряд кольцевых геологических структур на нашей планете и других небесных телах образовались в результате столкновений с астероидами и кометами [11, с. 37].

В настоящее время обнаружено 30 таких структур в Европе, 26 - в Северной Америке, 18 - в Африке, 14 - в Азии, 9 - в Австралии [6, с.69].

Астероидным катастрофам посвящено большое количество исследований [12, с.21; 13, с. 68-82; 14, с. 32-44; 15, с. 62-101].

Наиболее полно эта проблема освещена в монографии И.А. Резанова «Жизнь и космические катастрофы» [11].

Важное значение для идентификации падений крупных метеоритов имело установление факта привноса ими на Землю ряда химических элементов, в том числе иридия. В настоящее время аномалии иридия в геологическом разрезе используются для выявления метеоритных вторжений [16, с. 20].

Вызванные падением астероидов глобальные катастрофы, уничтожающие большинство видов входящих в состав биосферы - для немногих выживших - подарок судьбы, мощный ускоритель их эволюции. Указанная закономерность носит всеобщий характер, проявляясь не только в биологии, но и в экономике, политике и искусстве.

О таких же последствиях можно говорить не только в отношении катастроф, вызванных астероидным (космическим) фактором, но и в отношении любых других. В настоящее время имеется тенденция возрастания числа техногенных (искусственных) катастроф, как мелких, так и несущих глобальный характер. В этом разрезе можно отметить, что каждая такая катастрофа имеет определенный подтекст, объективные причины ее происхождения, что при их анализе по прошествии определенного времени после катастрофы несут поучительный подтекст. Впоследствии именно катастрофа в определенном секторе человеческой деятельности может служить глобальным изменениям в жизни общества - отказу от определенных технологий в пользу более безопасных и т.д. [16].

Как видим, ранее произошедшие случаи катастроф поставили перед человечеством ряд вопросов. Центральным из них стал вопрос и сообразности деятельности человека и минимизация негативных последствий от такой деятельности.

По мнению многих ученых, рассматривая перспективу постиндустриального развития общества, следует вернуться к экологическому пониманию устойчивого развития. Устойчивым следует считать развитие, не выходящее за пределы хозяйственной емкости биосферы, сохраняющее её функции как самоорганизованной и саморегулирующейся системы [3, с. 998-1005].

Речь идёт не о прекращении прогресса цивилизации, а об ограничении количественного роста с сохранением всех возможностей для духовного и интеллектуального совершенствования в соответствии с экологическими императивами. Переход на устойчивое развитие, помимо решения чисто научных задач, связанных с оценкой биологической ёмкости биосферы, предусматривает выработку общепланетарной экологической политики, выходящей за рамки интересов народов и стран.

Биосфера как саморазвивающаяся система за многомиллиардную историю существования пережила огромное количество локальных и глобальных кризисов, всякий раз возрождаясь и продолжая своё развитие на новом эволюционном уровне. Человек как любой биологический вид - временный житель на Земле. Исследование биологов показывают, что заложенные в эволюцию животного мира механизмы постоянной смены видов обеспечивают существование в биосфере одного вида в среднем около 3,5 млн. лет. Поэтому современный человек - кроманьонец, появившийся 60-30 тыс. лет назад как биологический вид - находится на начальном этапе развития. Однако своей деятельностью за относительно короткий срок он противопоставил себя биосфере и создал условия для антропогенного кризиса [3].

Нет оснований считать, что наступающий экологический кризис приведёт к полной гибели биосферы. Проблемными остаются вопросы: выживет ли человек и сохранится ли цивилизация на Земле? Ответ на этот вызов может дать только человеческое общество.

История катастроф доантропогенного периода

Живые организмы появились на Земле в виде простейших прокариотных форм, представленных в основном бактериями. Начиная с того времени шло непрерывное развитие биосферы и совершенствование её фауны - от бактерий к одно- и многоклеточным организмам, затем к позвоночным и эндотермным обитателям планеты.

Развитие живых существ неоднократно прерывалось мощными внешними и внутренними воздействиями на Землю: падением крупных астероидов, метеоритов и комет, вспышками сверхновых звёзд, проявлением вулканизма и температурных аномалий [3].

Астероидным катастрофам посвящено большое количество исследований [12, 13, 16 17, 18].

Наиболее полно эта проблема освещена в монографии И.А. Резанова «Жизнь и космические катастрофы» [11].

Важное значение для идентификации падений крупных метеоритов имело установление факта привноса ими на Землю ряда химических элементов, в том числе иридия [16].

В настоящее время аномалии иридия в геологическом разрезе используются для выявления метеоритных вторжений. Учёные считают, что первая глобальная катастрофа произошла на заре зарождения прокариотной биосферы. Земля была подвергнута интенсивной метеоритной бомбардировке, в результате которой исчезла её первичная водородная атмосфера. Прокариоты, выжившие после этого события, вынуждены были в течение 1,5 млрд. лет адаптироваться к новой среде обитания, пока не научились осваивать энергию Солнца через процессы фотосинтеза [16, 19].

На протяжении своей истории Земля неоднократно подвергалась метеоритным атакам. Подтверждением этого являются многочисленные кратеры на её поверхности. По данным В.И. Фельдмана, на современных континентах зафиксированы следы 135 кратеров от крупных метеоритов. Самый древний кратер Вредефорт на юге Африки имеет возраст около 2 млрд. лет [18, с. 71].

Наиболее известный кратер под названием Попигайская котловина на севере Средне-Сибирского плоскогорья имеет диаметр 75 км и глубину около 10 км. Предполагается, что упавший метеорит был диаметром 0,8-1,5 км и падал со скоростью не менее 15-20 км/с. Метеорит заглубился в Землю на 2 км и взорвался. Энергия взрыва составила около 1,7Ч1023 Дж, что на три порядка выше энергии извержения вулкана Кракатау в 1883 г. По изотопным данным, Попигайский метеорит упал на Землю 35,7±0,2 млн. лет назад, то есть на рубеже эоцена и олигоцена. К этому времени приурочены значительные изменения в палеогеновой фауне нашей планеты [20, с. 22].

Механизм вымирания живых организмов при падении метеоритных тел был описан М.И. Будыко, Г.С. Голицыным и Ю.А. Израэлем, высказавшими гипотезу об аэрозольных климатических изменениях, наблюдаемых при падении космических тел. По мнению учёных, падение метеоритов приводило к выбросу огромного количества пыли, снижающей прозрачность атмосферы и уменьшающей интенсивность солнечной радиации на Земле. В результате на какое-то время температура поверхности планеты понижалась на 5-10°С, снижалась эффективность процессов фотосинтеза, что приводило к гибели отдельных видов организмов. Кроме того, при прохождении через атмосферу небесные тела разрушали озоновый слой, спасающий от проникновения жёсткого излучения на поверхность Земли [21, с. 65-69].

Другим примером крупной космической катастрофы стало падение астероида массой около 15Ч1018 г диаметром примерно 10 км 66 млн. лет назад (на рубеже мела и палеогена). Существует версия, что эта катастрофа могла быть связана с несинхронным падением нескольких космических тел или крупной кометы, взорвавшейся при подходе к Земле. В результате образовалось несколько кратеров: в районе Красного моря, на северо-востоке Донецкого кряжа, в Северной Африке, Беринговом море, на полуострове Юкатан. В отложениях того времени фиксируется повышенное содержание иридия. Анализ фактов позволяет считать, что это крупное космическое событие стало причиной экологической катастрофы, приведшей к массовому вымиранию биоты, в том числе динозавров. Данный экологический кризис был назван „великим вымиранием“, так как привёл к исчезновению в мезозойской биоте 18% семейств и более 45% видов живых организмов [11, с. 91].

Помимо падения космических тел экологические кризисы на Земле могут быть вызваны солнечными вспышками, сопровождающимися выбросами радиоизлучения и огромного потока солнечных частиц. Процессы на Солнце имеют определённую периодичность. Установлены периоды с 11-, 22-, 80-90-летней повторяемостью. Существуют данные и о более длительных периодах повторяемости солнечных явлений. С вариациями потоков солнечной энергии связано изменение светимости Солнца и развитие оледенений на Земле. Они могут охватывать всю планету и продолжаться несколько миллионов лет. О существовании холодных эпох в далёком прошлом нашей планеты свидетельствуют находки тиллитов - глинистых толщ с многочисленными включениями скатанных обломков коренных пород [22, с. 43].

Самое раннее оледенение (Гуронское) было в нижнем протерозое 2,5-2,2 млрд. лет назад, крупные оледенения происходили также в ордовике (460-430 млн. лет назад) и на границе карбона и перми (310-260 млн. лет назад), а на поздних этапах развития планеты - в неогеновом и четвертичном периодах. В конце олигоцена в Антарктиде зародились гигантские ледяные шапки, сохранившиеся до настоящего времени. Чередование морен с флювиогляциальными образованиями свидетельствует о многократном наступлении ледников в неоген-четвертичное время, которые сменялись более тёплыми межледниковыми эпохами. С наступлением оледенения происходило уничтожение экосистем, гибель или миграция фауны. Однако в межледниковые эпохи биота быстро восстанавливалась и шло формирование новых экосистем [3, с. 1000].

Наряду с космическими и солнечными явлениями глобальные катастрофы и, связанные с ними, экологические кризисы на Земле могли провоцироваться внутриземными процессами, прежде всего вспышками вулканизма. В истории Земли установлено несколько глобальных вспышек. Одна из них произошла на границе перми и триаса. С ней связаны заметная смена фауны и излияние базальтовых лав на обширных территориях Центральной Сибири, Северной Америки, юга Китая и Аппалачей. Извержения вулканов сопровождаются изменением газового состава атмосферы, её затемнением, повышением облачности и снижением поступления на Землю солнечной радиации, что приводит к эффекту «ядерной зимы», известному по своим негативным воздействиям на биосферу [11].

Среди других возможных причин глобальных катастроф того времени следует упомянуть инверсию магнитного поля планеты. Геофизиками установлено, что в отдельные геологические периоды происходило по нескольку таких инверсий. Так, например, в плиоцен-четвертичное время, длившееся около 5 млн. лет, произошло не менее девяти инверсий. В момент инверсии наблюдается не только смена знака поля, но и временное уменьшение его величины, что открывает доступ к поверхности Земли потоку космического излучения, губительному для живых организмов [11].

Помимо рассмотренных следует учитывать ещё и другие процессы, развивавшиеся в течение геологической истории планеты и, возможно, вызывавшие критические ситуации в биосфере. Это - изменение содержания кислорода в гидросфере и атмосфере, колебание содержания углерода и, возможно, водорода, поступающих из недр планеты [4, с. 37].

Комплексный анализ глобальных процессов, причастных к экологическим кризисам на доантропогенном этапе развития биосферы, ещё предстоит осуществить. Не исключено, что самые исторически важные события в биосфере были связаны с одновременным действием нескольких факторов [3, с. 1000].

1.4 Катастрофы в период развития человечества

В конце плиоцена - начале четвертичного периода начался принципиально новый этап истории биосферы, где доминирующие позиции стал завоёвывать человек. Археологами установлено, что древние гоминиды - предшественники современного человека - появились около 2-2,5 млн. лет назад. Значительно позже (30-60 тыс. лет спустя) появился кроманьонец - первый представитель homo sapiens. В течение позднего палеолита - начала неолита первобытный человек расселялся по Земле, постепенно осваивая вначале Африканский, затем Евроазиатский континенты, последними были заселены Америка и Австралия.

Наряду с другими животными наши предшественники были элементом саморегулирующейся природной системы, в которой их существование определялось возможностями окружающей среды по воспроизводству кормовой базы. Если продукции экосистем становилось недостаточно, то наступал голод, люди вымирали или переселялись на новые территории. Следовательно, древние представители человеческой популяции имели экологические и биологические ограничения на местообитание и рост численности. Поэтому их популяция практически не изменялась и долгое время составляла не более 200 тыс. человек [3, С. 1001].

Умение добывать огонь и участвовать в коллективных мероприятиях усиливало охотничьи инстинкты людей в борьбе за выживание. Они совершенствовали способы охоты на крупных растительноядных животных. Особенно эффективной была загонная охота, когда стадо животных гнали к обрыву, где они срывались вниз и разбивались. На этой основе существует гипотеза о массовой гибели «мамонтовой фауны» в результате деятельности человека-охотника. Если дальнейшие исследования подтвердят эту гипотезу, то можно говорить о первой кризисной ситуации, созданной человеком на начальном этапе антропогенеза, которая в научной литературе получила название «кризиса консументов».

Кризисные ситуации, периодически возникавшие на начальном этапе антропогенеза, послужили толчком для нового эволюционного события - земледелия, приуроченного к началу неолита (10-8 тыс. лет назад). С ним связано развитие неолитической, или первой технологической, революции [10, с. 37].

Экономисты называют этот исторический момент переходом от присваивающей экономики к производящей. По-настоящему революционным в данном событии следует считать то, что человек перешёл на принципиально новые отношения с природой. Впервые природный биологический цикл частично был заменён на искусственный, основанный на выращивании растений. К 5000 г. до н. э. были окультурены многие зерновые: пшеница и ячмень - на Ближнем Востоке, маис - в Центральной Америке, рис - в Китае, картофель - в Южной Америке. Вскоре началось приручение животных и развитие животноводства. Такому прогрессу homo sapiens способствовала одна особенность, выделявшая его среди животного мира, - способность накапливать внегенетическую информацию (благодаря речевому аппарату, а позднее - письменности), передавать её от поколения к поколению и формировать культурное наследие.

Развитие земледелия и животноводства коренным образом изменило условия существования человека. Площадь земли, необходимая для обеспечения питанием одного индивидуума, сократилась примерно в 500 раз для собирателя и в 5000 раз для охотника. Это способствовало увеличению численности людей. К началу новой эры она возросла до 100-200 млн. человек, то есть увеличилась почти в 1000 раз по сравнению с ранним неолитом.

Первая технологическая революция продолжалась несколько тысячелетий и перешагнула бронзовый и железный века. Земледелие и скотоводство позволили людям перейти к осёдлому образу жизни, производить и обмениваться продуктами своего труда. Так возникла торговля, стали образовываться поселения - прообразы будущих городов, началось зарождение цивилизации со всеми присущими ей атрибутами - формированием государств, экономики, науки, искусства.

Наряду с огромным цивилизационным и техническим прогрессом развитие земледелия создало и ряд кризисных ситуаций. Максимальное воздействие на биосферу оказала подсечно-огневая форма земледелия. Так, впервые на больших территориях были разрушены естественные экосистемы и замещены искусственной средой. По разным оценкам, было вырублено от 1/3 до половины всех лесов Земли. В атмосферу выброшены огромные объёмы углерода. Уничтожение лесов привело к снижению транспирации и опустыниванию территорий, развитию эрозии. Наступил упадок сельскохозяйственной цивилизации, с которым совпал распад Римской империи. Этот период известен в истории как «тёмные века» [3].

С IX столетия начиналась новая волна вырубки лесов, получившая название «великого корчевания». Вырубка лесов приводила к снижению продуктивности биосферы. Из-за низкой агротехники пастбища и пашни не компенсировали продуктивность естественных экосистем. Поэтому уже в середине XIV в. наметился новый экологический кризис, приведший к разорению крестьян, голоду и вымиранию. Этому способствовало похолодание климата, известное как «малый ледниковый период». Отсталая агротехника вместе с холодными зимами и короткими летними сезонами стали причиной неурожаев. Столетняя война и эпидемия чумы усугубили ситуацию. Только в Европе умерло около 25 млн. человек, и потребовалось 150 лет для того, чтобы население континента достигло прежнего уровня. Таким образом, периоды расцвета человеческой цивилизации в ходе первой технологической революции сменялись кризисными ситуациями, приводящими к массовому голоданию и вымиранию людей [6, с. 37].

Кризис земледельческой цивилизации стимулировал новый технологический прорыв человеческого интеллекта. В средние века развилось ремесленничество, а затем среднее и крупное производство промышленных товаров и техники, нарастили свою мощь металлургия и горное дело, расширилась торговля и банковское дело, выросли города, достигли успехов наука и искусство. В сельскохозяйственном производстве совершенствуется агротехника (переход на трёхпольную систему вместо двухпольной), расширяется интродукция культурных растений, завезённых из Америки (картофель, кукуруза, томаты). Одновременно происходит рост крупного капитала, усиливается расслоение общества, формируется система колониализма, зарождается либеральная (рыночная) экономика и гражданское общество.

Рост промышленного производства шёл так быстро, что уже во второй половине XVIII в. приобрёл глобальный характер и получил название промышленной или второй технологической революции. Спустя примерно 100 лет с привлечением новых источников сырья и энергии появились высокопроизводительные технологии массового производства продукции машиностроения и товаров потребления. Во второй половине XX в. научно-технический прогресс стимулировал развитие наукоёмких технологий и появление таких отраслей, как аэрокосмическая, нефтехимическая, электронная, фармацевтическая и др. Дальнейший прогресс увенчался колоссальными достижениями в области информационных технологий. Поражают темпы распространения новых технических достижений и роста экономики. Если земледелие завоёвывало мир в течение нескольких тысячелетий, то промышленная революция стала глобальным явлением за 1,5-2 столетия.

Как видим, история развития человечества с древнейших времен влекло за собой происхождение экологических кризисов и искусственных катастроф, связанных с вмешательством человека в окружающую среду и приводивших к непоправимым последствиям, в том числе к изменениям климата и видового состава биосферы. Кроме того, следует отметить, что в это время продолжали происходить и природные катастрофы, которые благодаря умственной деятельности человека документировались в различной форме, и мы в настоящее время имеем возможность проследить за развитием и этих катастроф. Природные катастрофы различались между собой по причинам, но все они приводили к человеческим жертвам. Среди причин таких катастроф можно отметить следующие: движение литосферных плит, связанные с ними цунами и извержения вулканов, лавины, оползни и т.д. Однако эти катастрофы не носили в большинстве своем глобального характера, а влияли только на развитие биосферы конкретного региона.

Так, исторически документальное подтверждение получило извержение вулкана Везувия на Аппенинском полуострове 24 августа 79 г. н.э., когда 7-8-метровым слоем пепла и лавы были накрыты три древнеримских города: Помпеи, Геркуланум, Стабия. Самое мощное извержение вулкана произошло 26 августа 1883 года на о. Кракатау (Индонезия). В результате взрыва облако пепла взметнулась на высоту 75 км, площадь острова уменьшилась более чем наполовину, а вызванное извержение цунами смело с лица земли на побережьях Явы и Суматры 295 городов и поселений. Самое трагическое извержение - взрыв вулкана Монт-Пеле на острове Мартиника в Карибском море 8 мая 19002 г. Из жителей расположенного рядом городка Сен-Пьер осталось в живых только два человека [23, с. 83].

Такие же сведения имеются и о возникновении землетрясений, оползней, лавин и т.д. Здесь хотелось бы сказать, что, очевидно, такие природные катастрофы локального характера происходили и ранее, до периода появления человека на Земле, однако, в большинстве своем, сведения о них уже утеряны. Можно предположить, что сейсмическая активность на Земле была даже большей, чем в настоящее время, особенно в период формирования материков и океанов, горных хребтов и т.д.

Однако все эти катастрофы природного характера несут в себе естественное начало, на которое не в силах повлиять человек. В своем большинстве по масштабам последствий они не могут сравниться с искусственными глобальными катастрофами, вызванными жизнедеятельностью человека, которая становится все более активной.

История крупнейших катастроф современности

Невероятно высокие темпы технологического развития привели к многократному увеличению промышленного производства и потребления энергетических ресурсов. Глобальный валовой продукт за период с 1900 г. до конца XX в. увеличился с 60 млрд. до 39,3 трлн. долл., то есть более чем в 650 раз.

Беспрецедентными темпами стало сжигаться органическое топливо, накопленное древними биосферами в течение длительной геологической истории. За период с 1950 по 1998 г. потребление различных видов органического топлива, приведённого к нефтяному эквиваленту, возросло по углю в 2,1 раза, нефти - 7,8, природному газу - 11,8 раза. Если в каменном веке расход энергии на одного человека составлял около 4 тыс. ккал/сутки, в период земледельческих технологий - 12 тыс. ккал/сутки, то сейчас - 230-250 тыс. ккал/сутки [10, с. 41].

Техногенные вмешательства в природную среду стали соперничать со многими природными процессами. Резко возросла добыча твёрдых полезных ископаемых и, следовательно, массированное воздействие на литосферу. В конце XX в. добывалось и перемещалось при добыче полезных ископаемых около 100 млрд. т породы в год, то есть по 17 т на жителя планеты [3].

Несмотря на рост экономики и валового продукта, усиливаются тенденции, свидетельствующие о наступающем кризисе в социально-экономической сфере. Получаемые доходы распределяются крайне неравномерно. Соотношение в доходах богатых людей и беднейших слоёв населения выросло с 13:1 в 1960 г. до 60:1 в 1990 г. и 74:1 в 1997 г. На одну пятую часть населения мира, проживающего в странах с наибольшими доходами, приходится 86% мирового валового продукта. Около 800 млн. человек в мире (14%) ежедневно голодают [24].

Следствием бедности и неустроенности людей стала растущая миграция. В последние годы увеличились потоки «экологических беженцев» - людей, покинувших места проживания по экологическим причинам. В 1998 г. их количество впервые превысило число лиц, перемещающихся по другим причинам.

Совершенствование агротехники и широкое применение удобрений позволили в XX столетии увеличить урожайность полей в 4 раза, а общий сбор урожая - в 6 раз. Рост продуктов питания и успех медицины способствовали быстрому росту населения. За последние два столетия оно возросло с 1 до 6 млрд. человек. В последние годы население ежегодно увеличивается на 77 млн. человек. Согласно прогнозам ООН, глобальная численность населения планеты к 2050 г. может составить 8,9 млрд. человек. Прирост населения на Земле идёт в основном за счёт высокой рождаемости в развивающихся странах, где приходится по 3,1 ребёнка на женщину, в то время как в развитых странах этот показатель составляет 1,57 детей на одну женщину, что ниже порога замещения, равного 2,1 ребенка на женщину [23].

Ещё более быстрыми темпами развивается урбанизация. Если численность населения планеты, начиная с 1976 г. возрастала в среднем на 1,7% в год, то население городов увеличивалось ежегодно на 4%. На территории городов происходит территориально-сосредоточенное воздействие на природную среду. Акселерированный и бесконтрольный рост городов ведёт к недопустимому загрязнению воды, почвы и воздуха, поэтому их жители обитают в наименее благоприятной экологической и социальной среде. Кроме того, урбанизация сопровождается резким снижением ресурса устойчивости городских территорий к воздействию техногенных и техноприродных катастроф. Это повышает степень риска проживания людей в городах и требует от муниципальных властей огромных усилий для поддержания жизнеобеспечивающих функций городской инфраструктуры.