Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak

Fotografia na okładce: Tridsanu Thopet/123RF

Wydawca: Katarzyna Włodarczyk-Gil

Redakcja i korekta: Ryszard Przybył

Koordynator ds. redakcji: Renata Ziółkowska

Produkcja: Mariola Grzywacka

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN: Michał Latusek

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2020

ISBN 978-83-01-21158-5

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2020r. (wyd. I)

Warszawa 2020

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

BEZPŁATNY FRAGMENT

Wprowadzenie

1. Zagadnienia ogólne

Środowisko przyrodnicze Ziemi

Powstanie i ewolucja

Struktura i funkcjonowanie

Zasoby środowiska przyrodniczego Ziemi. Podział i ogólna charakterystyka

Antropopresja. Znaczenie terminu i charakterystyczne cechy tego zjawiska

Podstawowe pojęcia związane z antropopresją

Rys historyczny antropopresji

Krajobraz w warunkach antropopresji

Współczesny stan i charakter antropogenicznych zmian w środowisku przyrodniczym Ziemi. Ogólny zarys problemu

2. Litosfera w warunkach antropopresji

Charakterystyka ogólna litosfery

Antropogeniczne zmiany w litosferze

Antropopresja w litosferze na ziemiach polskich

Górnicze zmiany w litosferze – podsumowanie

Antropogeniczne przeobrażenia powierzchni Ziemi

Historia antropogenicznego przekształcenia powierzchni Ziemi

Rola rzeźby terenu w migracji zanieczyszczeń

Podsumowanie. Model antropogenicznych zmian w litosferze

3. Pedosfera w warunkach antropopresji

Pedosfera

Gleba i jej znaczenie w środowisku i życiu człowieka

Antropogeniczne przeobrażenia gleb

Przeobrażenia gleb typu geomechanicznego

Przeobrażenia gleb typu hydrologicznego

Degradacja fizyczna gleb

Wodna erozja gleb

Erozja eoliczna (wietrzna) gleb

Degradacja biologiczna gleb. Zmęczenie gleby

Degradacja chemiczna gleb

Zakwaszenie (acydyfikacja) gleb

Alkalizacja gleb

Zasolenie (salinizacja) gleb

Zanieczyszczenie gleb

Rola gleb w obiegu zanieczyszczeń

Gleby antropogeniczne

Podsumowanie. Gleby w warunkach antropopresji

4. Atmosfera w warunkach antropopresji

Skład, budowa, funkcjonowanie i charakterystyczne cechy atmosfery ziemskiej, ze szczególnym uwzględnieniem troposfery

Troposfera

Wpływ człowieka na atmosferę i klimat w aspektach lokalnym, regionalnym i globalnym

Wpływ człowieka na atmosferę w ujęciu historycznym

Zanieczyszczenie powietrza

Uwarunkowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu

Sfery działalności człowieka jako źródło zanieczyszczenia atmosfery

Niekorzystne zjawiska związane z zanieczyszczeniem atmosfery

Podsumowanie. Atmosfera w warunkach antropopresji

5. Hydrosfera w warunkach antropopresji

Ogólna charakterystyka hydrosfery

Rola hydrosfery w obiegu zanieczyszczeń

Rola i znaczenie wody w środowisku i życiu człowieka

Zróżnicowanie, zasoby i wykorzystywanie wód na Ziemi

Antropogeniczne zmiany stosunków wodnych na Ziemi

Zanieczyszczenie wód – problem regionalny, czy już globalny?

Antropogeniczne zmiany zasobów wodnych Ziemi

Antropogeniczne przeobrażenia rzek

Antropogeniczne przeobrażenia jezior

Antropogeniczne przeobrażenia obszarów wodno-błotnych

Zbiorniki wodne

Antropogeniczne przeobrażenia wód morskich i oceanicznych

Antropogeniczne przeobrażenia wód podziemnych

Ochrona wód – zagadnienia wybrane

Podsumowanie. Model antropogenicznych przeobrażeń hydrosfery

6. Biosfera w warunkach antropopresji

Charakterystyczne cechy, struktura i funkcjonowanie biosfery

Antropogeniczne przekształcania biosfery w ujęciu historycznym

Antropogeniczne zagrożenia i przeobrażenia świata roślinnego na Ziemi

Antropogeniczne zagrożenia i przeobrażenia zbiorowisk leśnych na Ziemi

Działalność antropogeniczna w pozostałych zbiorowiskach roślinnych na Ziemi

Wpływ człowieka na wymieranie i zmiany gatunków roślin na Ziemi

Antropogeniczne zagrożenia i przeobrażenia świata zwierzęcego na Ziemi

Główne zagrożenia dla świata zwierzęcego na Ziemi

Działania ochronne na rzecz ratowania zagrożonych gatunków zwierząt

Antropogeniczne przeobrażenia biosfery w morzach i oceanach – wybrane zagadnienia

Przeobrażanie biosfery przez człowieka – zagadnienia ogólne

Rola biosfery w obiegu zanieczyszczeń

Podsumowanie. Model antropogenicznych przekształceń biosfery

7. Antroposfera i Antropopresja we współczesnym świecie

Antroposfera jako nowa przestrzeń środowiska przyrodniczego Ziemi

Charakterystyczne cechy, struktura i funkcjonowanie antroposfery

Współczesne środowisko dużego miasta jako przykład znacznie przeobrażonego wskutek antropopresji fragmentu przestrzeni antroposfery

Antropopresja jako zjawisko pozytywne w środowisku przyrodniczym Ziemi

Antropopresja jako globalny problem współczesności

Czy potrafimy radzić sobie z antropopresją negatywną?

Edukacja ekologiczna a ochrona środowiska

Podsumowanie. Model środowiska przyrodniczego Ziemi w warunkach antropopresji

Literatura

Przypisy

WPROWADZENIE

Od czasu pojawienia się człowieka na Ziemi jego życie i działalność są ściśle związane ze środowiskiem przyrodniczym, które go otacza. Jest on jednym ze składników tej przestrzeni, zależy od niej, ale także czerpie z niej materię i energię dla realizacji własnych potrzeb. Dzięki rozumowi rozwinął cywilizację, co pozwoliło mu ingerować w środowisko i je przeobrażać. Kompleks środowiska stanowi znacznie zróżnicowaną strukturą przestrzenną i skomplikowaną strukturą funkcjonalną. Prawidłowe funkcjonowanie środowiska jest uwarunkowane stabilnością jego komponentów. Znaczne zaburzenie równowagi choćby jednego z elementów środowiska skutkuje ciągiem zdarzeń, które w różny sposób wpływają na pozostałe elementy tej przestrzeni. Działający w środowisku ludzie często nie przestrzegają praw i mechanizmów rządzących funkcjonowaniem tej przestrzeni, z powodu braku wiedzy na ten temat lub lekceważenia związków i zależności występujących w przyrodzie. Wielokrotnie zagrożenie dla środowiska stwarzają, nie tylko pewne działania człowieka, ale też niepodejmowanie różnych działań. Wraz z rozwojem cywilizacji i rosnącymi potrzebami ludzi oraz propagowaniem konsumpcyjnego stylu życia zwiększał się wpływ człowieka na środowisko. Z czasem różne działania ludzi, często powszechnie aprobowane i uznawane za uzasadnione, gdyż przynosiły wymierne korzyści, zaczęły wpływać negatywnie na środowisko, a w konsekwencji także na życie i działalność człowieka. Wypada tu wspomnieć m.in. o długotrwałej deforestacji, która przyczyniła się do degradacji gleb i roślinności oraz przeobrażenia stosunków wodnych, stosowaniu przez dziesięciolecia freonów i halonów, długo uznawanych za obojętne dla środowiska, które niszczyły ozonosferę (ozon stratosferyczny) chroniącą nas przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca oraz nadmiernej emisji gazów cieplarnianych, głównie CO_2, powodujących globalne ociepleniu klimatu, z licznymi długofalowymi konsekwencjami ekologicznymi, społecznymi i gospodarczymi tego zjawiska.

Wpływ człowieka na środowisko trwa już od tysięcy lat, ale dynamika i rozmiary tego zjawiska szczególnie nasiliły się w minionych około 200 latach (od okresu rewolucji przemysłowej), a zwłaszcza od połowy XX w., w związku z szybkim rozwojem nauki i techniki. Celem opracowania jest przedstawienie Czytelnikom syntetycznego zarysu wiedzy na temat antropopresji i jej skutków w środowisku przyrodniczym Ziemi w aspektach przestrzennym i czasowym (lokalnym, regionalnym i globalnym oraz trwałym i przejściowym). Do dziś brak kompleksowego ujęcia tego zagadnienia w postaci podręcznika akademickiego w języku polskim. Zaletą opracowania jest zebranie w jednym miejscu wyników badań wielu autorów zajmujących się różnymi aspektami antropogenicznych przemian środowiska. Stanowi to odpowiedź na aktualne zapotrzebowanie w dydaktyce szkolnictwa wyższego dla różnych kierunków studiów.

Nadrzędnym wątkiem opracowania jest wskazanie związków i zależności, jakie występują między działalnością człowieka a stanem środowiska oraz zachodzących w nim przemian uwarunkowanych antropopresją. Antropogeniczne przeobrażenia w środowisku są najczęściej spowodowane kilkoma czynnikami i dominacją jednego z nich oraz wywołują szereg bezpośrednich i pośrednich skutków. Istotne jest więc rozpatrywanie tych procesów zgodnie z zasadą przyczynowo-skutkową. Antropopresja to zespół zjawisk i procesów o specyficznych dwustronnych relacjach: człowiek działa w środowisku świadomie lub nieświadomie, a także bezpośrednio i w sposób pośredni, przeobrażając je, a przekształcone w różny sposób środowisko determinuje określone działania człowieka. Relacje te o charakterze sprzężeń zwrotnych i wynikające z nich konsekwencje dla środowiska i człowieka stanowią główny wątek opracowania. Zasadnicza część książki dotyczy analizy przyczyn i skutków działalności człowieka w poszczególnych komponentach środowiska Ziemi (litosferze, pedosferze, atmosferze, hydrosferze i biosferze) na tle funkcji, jakie pełnią w kompleksie środowiska oraz ich roli i znaczeniu w życiu człowieka. Ma to uzasadnienie praktyczne − pozwala wyjaśnić specyfikę i charakter przyczyn i skutków antropopresji w nawiązaniu do każdej ze sfer środowiska oraz uwypuklić zachodzące tam relacje człowiek−środowisko−człowiek. Dzięki temu Czytelnicy z łatwością dostrzegą ogrom zmian w środowisku, jakich dokonali ludzie oraz jakie są bezpośrednie i pośrednie tego konsekwencje dla środowiska i człowieka. Przedstawiona w książce, zwykle krytyczna ocena licznych oddziaływań człowieka na środowisko, poparta różnymi przykładami, wskazuje także, w jakim kierunku zmierzają ludzie (cywilizacja), przeobrażając przestrzeń, w której żyją i której nie można niczym innym zastąpić. W opracowaniu zamieszczono też garść istotnych, zdaniem autora, informacji na temat tego, jak człowiek próbuje zapobiegać negatywnej antropopresji i radzić sobie z jej skutkami w środowisku. Omawiane zagadnienia są ilustrowane licznymi schematami i modelami przedstawiającymi środowiskowe skutki narastającej antropopresji. Rosnąca świadomość ludzi o aktualnym stanie środowiska Ziemi, w którym żyją oraz niepokojące prognozy w zakresie skutków antropopresji w najbliższych kilkunastu latach sprzyjają zmianie dominującego od dawna paradygmatu człowiek → środowisko, na środowisko → człowiek.

Nawiązując do wzorów wydawanych współcześnie podręczników, zrezygnowano z cytowania w tekście dużej liczby pozycji bibliograficznych, podając jedynie te, które stanowiły źródło danych statystycznych oraz pewnych rozwiązań graficznych. Zestaw ważniejszych publikacji, z których korzystał autor podczas pracy nad niniejszym podręcznikiem, zamieszczono na końcu książki. Sięgnięcie do nich pozwoli Czytelnikom uzupełnić i pogłębić wiedzę na temat prezentowanej w opracowaniu tematyki.

Pisząc podręcznik, wykorzystałem długoletnie doświadczenie dydaktyczne zdobyte podczas prowadzenia różnotematycznych wykładów i ćwiczeń oraz zajęć terenowych z geografii regionalnej ze studentami Uniwersytetu Wrocławskiego. Od wielu lat zajmuję się problematyką wpływu antropopresji na środowisko przyrodnicze, prowadząc badania w tym zakresie. Niektóre zamieszczone w niniejszym opracowaniu informacje wiążą się z uczestnictwem autora w licznych konferencjach naukowych, seminariach i praktycznych warsztatach w terenie, a także z obserwacjami prowadzonymi podczas prywatnych podróży w różne regiony na świecie. Wielokrotnie korzystałem też z życzliwości i wiedzy Koleżanek i Kolegów z macierzystego Instytutu zajmujących się profesjonalnie omawianą w opracowaniu problematyką. Wsparcie podczas pisania książki i pomoc w porządkowaniu tekstu otrzymałem od Żony Ewy, a Synowi Marcinowi jestem wdzięczny za pomoc i cierpliwość w wykonaniu na komputerze dużej liczby, często pracochłonnych rycin.

Autor

ZAGADNIENIA OGÓLNE

Środowisko przyrodnicze Ziemi

Powstanie i ewolucja

Struktura i funkcjonowanie

Zasoby środowiska przyrodniczego Ziemi. Podział i ogólna charakterystyka

Antropopresja. Znaczenie terminu i charakterystyczne cechy tego zjawiska

Podstawowe pojęcia związane z antropopresją

Rys historyczny antropopresji

Krajobraz w warunkach antropopresji

Współczesny stan i charakter antropogenicznych zmian w środowisku przyrodniczym Ziemi.

Ogólny zarys problemu

Środowisko przyrodnicze Ziemi

Termin środowisko jest wykorzystywany powszechnie i ma w praktyce szerokie zastosowanie. Używa się go w wielu naukach, m.in. w geografii, geologii, chemii i fizyce, w naukach prawniczych, a także w polityce, działaniach społeczno-gospodarczych, literaturze i mowie potocznej. Szerokie zastosowanie tego pojęcia spowodowało, że nie jest ono jednoznacznie pojmowane. Termin ten ma szczególne znaczenie w naukach o Ziemi: geografii, biologii, geologii i ekologii, a ponadto jest często używany w innych dyscyplinach naukowych, bardziej lub mniej powiązanych z tradycyjnymi naukami przyrodniczymi, np. w ochronie środowiska, inżynierii środowiska i sozologii. W celu podkreślenia znaczenia środowiska w naukach o Ziemi dodaje się przymiotnik − przyrodnicze. O tym, jak ważne jest znaczenie tego terminu w geografii, może świadczyć fakt, że środowisko przyrodnicze od dawna stanowi zasadniczą domenę badań geograficznych. Wraz z wytworami działalności człowieka tworzy przestrzeń zwaną środowiskiem geograficznym. Rozwój geografii przyczynił się do wyodrębnienia z niej licznych dyscyplin zajmujących się kompleksowo badaniem poszczególnych sfer i elementów środowiska przyrodniczego. Mówimy więc o środowisku wodnym, glebowym, geologicznym, czy lądowym. Interdyscyplinarny charakter badań środowiska przyrodniczego sprawił, że fragmentami tej przestrzeni zajmują się różne nauki geograficzne. Z czasem wprowadzono szereg nowych określeń dla badanego środowiska, np. środowisko górskie, glacjalne, peryglacjalne, fluwialne, leśne, torfowiskowe, łąkowe i inne. Jednak zawsze jest to środowisko przyrodnicze, w którym zachodzą różne procesy i zjawiska oraz istnieje sieć wzajemnych powiązań i relacji między elementami tworzącymi tę przestrzeń. Dokładniejsze poznanie struktury poszczególnych komponentów środowiska służy lepszemu zrozumieniu funkcjonowania środowiska przyrodniczego Ziemi.

W naukach geograficznych środowisko przyrodnicze[1] jest najczęściej definiowane jako czterowymiarowa przestrzeń zewnętrzna powłoki Ziemi o złożonej strukturze, zbudowana w makroskali z litosfery, hydrosfery, atmosfery i rozwijających się w obrębie tych sfer organizmów żywych, zwanych biosferą (ryc. 1).

Ryc. 1. Struktura środowiska przyrodniczego Ziemi

Układ sfer, nazywanych często komponentami, wskazuje na warstwową budowę środowiska Ziemi. Określenie czterowymiarowa oznacza przestrzeń, którą możemy opisać przy pomocy trzech wielkości matematycznych (długość, szerokość i wysokość), natomiast czwartą wielkością jest czas. Wiąże się on ściśle z istotą środowiska, które jest strukturą dynamiczną o nieustannym przepływie energii i ruchu materii między poszczególnymi jego komponentami. Sfery te są ściśle powiązane ze sobą, zależą od siebie oraz przenikają się, tworząc system (materialny i niematerialny) o ogromnym zróżnicowaniu przestrzennym. Składnikami tego systemu są: budowa geologiczna (skały i minerały), gleby, rzeźba terenu, wody i klimat, które stanowią elementy abiotyczne oraz roślinność, zwierzęta i ludzie (elementy biotyczne). W ujęciu strukturalnym jest to przestrzeń wypełniona elementami tworzącymi środowisko, natomiast w ujęciu funkcjonalnym to przestrzeń, w której zachodzą różne relacje. Zróżnicowanie środowiska jest skutkiem długotrwałego rozwoju, który postępuje nadal pod wpływem procesów wewnętrznych (endogenicznych) mających swe źródło w energii wnętrza Ziemi oraz procesów zewnętrznych (egzogenicznych) związanych z dopływem energii słonecznej do powierzchni Ziemi. Różnorodne procesy fizyczne i chemiczne oraz związane z nimi przemiany zachodzące we wnętrzu Ziemi spowodowały powstanie budowy geologicznej, natomiast dopływ energii słonecznej kształtuje warunki klimatyczne na Ziemi. Procesy endogeniczne i egzogeniczne działają zwykle antagonistyczne względem siebie i prowadzą do formowania się rzeźby powierzchni Ziemi, stosunków wodnych, gleb, roślinności i zwierząt oraz stwarzają warunki dla życia i działalności człowieka, która wywiera coraz silniejszy wpływ na środowisko i jego rozwój. Sferę, w której żyje i działa człowiek nazywamy antroposferą. Znaczna przestrzeń środowiska to „otwarta” na zewnątrz część kuli ziemskiej. Podlega ona wpływom, nie tylko promieniowania słonecznego, lecz także innych czynników kosmicznych, np. burz magnetycznych.

Powstanie i ewolucja

Współczesne środowisko Ziemi jest skutkiem długotrwałych procesów, które zachodziły przez miliony lat i ukształtowały geosfery kuli ziemskiej. Powstanie Ziemi wiąże się ściśle z powstaniem Układu Słonecznego. Przyjmuje się, że około 4,6–5,0 mld lat temu przemieszczający się w Galaktyce obłok materii międzygwiazdowej zaczął się zagęszczać pod wpływem własnej grawitacji. Proces ten przebiegał najszybciej w centrum obłoku, gdzie skupiona materia utworzyła Słońce. Wirujące wokół niego pyły i okruchy materii zderzały się oraz łączyły ze sobą, tworząc zalążki przyszłych planet Układu Słonecznego. Wokół powstałego w ten sposób prajądra Ziemi stale gromadziła się materia. Wysokie ciśnienie i temperatura spowodowane rozpadem nagromadzonych tam pierwiastków promieniotwórczych oraz ciągłym bombardowaniem przez meteoryty doprowadziły do stopienia się młodej jeszcze planety. Wtedy to pierwiastki ciężkie zaczęły migrować w głąb Ziemi, tworząc jądro złożone z żelaza i niewielkich ilości niklu. Jednocześnie lżejsze pierwiastki gromadziły się na zewnątrz jądra, a najlżejsze ulatywały w przestrzeń kosmiczną. Podczas krzepnięcia Ziemi powstał pierwszy składnik systemu ziemskiego – magnetosfera. Gdy temperatura planety obniżyła się do około 1000°C zakrzepła skorupa ziemska. Było to około 4,5 mld lat temu. W ten sposób powstał pierwszy komponent systemu przyrodniczego Ziemi – litosfera. Z czasem utworzyły się pozostałe geosfery naszej planety rozdzielone strefami przejściowymi zwanymi powierzchniami nieciągłości. Młoda litosfera znajdowała się pod wpływem oddziaływania energii pochodzącej z wnętrza Ziemi oraz materii i energii docierającej do niej z przestrzeni kosmicznej. W tym okresie zaczęły tworzyć się kolejne komponenty systemu przyrodniczego Ziemi: atmosfera i hydrosfera. W rozwoju atmosfery ziemskiej wyróżniono cztery etapy:

– powstanie warstwy gazowej, w której dominowały CO_2 i N_2,

– zapoczątkowanie wytwarzania tlenu przez jednokomórkowce,

– pojawienie się w atmosferze tlenu wywołane rozwojem roślin i rozkładem pary wodnej,

– ciągłe wytwarzanie tlenu trwające od proterozoiku (1,5 mld lat temu) do dziś.

Pierwotny skład atmosfery ziemskiej był zupełnie inny niż obecny. Dominowały w niej CO_2, CO i N_2. Powłoka gazowa Ziemi powstała w wyniku odparowania płaszcza Ziemi oraz wyzwalania gazów powstałych przy uderzeniach meteorytów o powierzchnię planety. Ważną rolę w tworzeniu praatmosfery odegrał także rozkład pierwiastków promieniotwórczych oraz wybuchy wulkanów. Prawdopodobnie część lekkich gazów tworzących pierwotną atmosferę została „zdmuchnięta” przez wiatr słoneczny w przestrzeń kosmiczną. Pozostały natomiast związki węgla i azotu. Przypuszcza się, że ilość CO_2 w praatmosferze była aż 600 razy większa niż obecnie. W związku z tym gazowa warstwa nad Ziemią była nagrzana do 85°C, co wiązało się z efektem cieplarnianym. Wraz z upływem czasu koncentracja CO_2 zmniejszała się, głównie z powodu rozpuszczania się tego gazu w wodzie oraz rozwoju świata organicznego. Pierwotny tlen znajdował się wyłącznie w niższych warstwach atmosfery. Pojawienie się tego gazu przy powierzchni Ziemi zostało spowodowane rozwojem roślin oraz rozkładem pary wodnej pod wpływem promieniowania słonecznego.

Powstanie hydrosfery jest tłumaczone w różny sposób. Jedni naukowcy uważają, że woda na kuli ziemskiej pochodzi z warstw płaszcza Ziemi, inni, że z atmosfery. W początkowym etapie kształtowania się Ziemi panowała bardzo wysoka temperatura wywołana m.in. rozpadem pierwiastków promieniotwórczych. Na skutek tego z płaszcza Ziemi wydzieliła się para wodna, która następnie skropliła się. Według innych poglądów woda na Ziemi pochodzi z zawartej w atmosferze pary wodnej, która uległa kondensacji. Pochodzenie wody na kuli ziemskiej można również tłumaczyć łączeniem się atomów wodoru z atomami tlenu w górnych warstwach troposfery. Atomy wodoru docierały do powierzchni planety wraz z wiatrem słonecznym. Był to strumień zjonizowanego gazu wypływającego stale w przestrzeń kosmiczną ze Słońca. Początkowo woda morska nie zawierała wolnego tlenu. Dopiero rozwój organizmów zdolnych do wytwarzania tego pierwiastka spowodował wzrost jego zawartości w wodach morskich. Stanowiło to podstawę rozwoju biosfery.

Pierwotna biosfera była przez długi czas związana ze środowiskiem wodnym. Dopiero około 400 mln lat temu pierwsze rośliny, a około 360 mln lat temu pierwsze zwierzęta pojawiły się na lądzie. Początkowo były to organizmy przystosowane do życia zarówno w wodzie, jak i na lądzie. Później rozwinęły się organizmy typowo lądowe. Najmłodszym składnikiem biosfery jest człowiek żyjący na Ziemi około 3,7−4,4 mln lat.

Rozwijający się świat organiczny przyczynił się do powstania gleb. System przyrodniczy Ziemi wzbogacił się więc o pedosferę, czyli powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej, w której zachodzą biotyczne i abiotyczne procesy glebotwórcze prowadzące do tworzenie się gleb.

Ważnym składnikiem biosfery oddziałującym na cały system przyrodniczy Ziemi jest człowiek. W zasięgu jego działania powstała specyficzna sfera środowiska, zwana antroposferą. W przeszłości geologicznej środowisko Ziemi zmieniało się nieustannie. Procesy przemian przebiegały zwykle powolnie, czasem jednak nagle, co było spowodowane katastrofami klimatycznymi i geologicznymi, a nawet kosmicznymi (uderzeniami meteorytów w Ziemię). Współczesne przemiany w środowisku są podobne do tych, jakie miały miejsce w ubiegłych epokach geologicznych, lecz wyraźnie zmieniła się skala czasowa tych procesów. Pojawienie się człowieka na Ziemi i jego ingerencja w środowisko sprawiła, że zmiany te znacznie przyspieszyły. Intensywna eksploatacja zasobów środowiska przez człowieka w minionych około 200 latach spowodowała szybszy obieg materii i przepływ energii między poszczególnymi jego komponentami oraz związane z tym antropogeniczne przemiany w środowisku. Dziś nie ulega wątpliwości, że człowiek stał się jednym z istotnych, a może nawet najważniejszym czynnikiem przemian środowiska Ziemi. Etapy rozwoju środowiska Ziemi przedstawiono na rycinie 2.

Ryc. 2. Etapy rozwoju środowiska przyrodniczego Ziemi

Struktura i funkcjonowanie

Środowisko Ziemi stanowi przestrzeń utworzoną z charakterystycznych sfer: litosfery, pedosfery, hydrosfery, atmosfery i biosfery, które wzajemnie się przenikają. W uproszczeniu przestrzeń ta ma strukturę warstwową. Poszczególne sfery różnią się cechami fizycznymi i chemicznymi, a także wypełniają fragmenty tej przestrzeni. Nie mogą one funkcjonować samodzielnie, tworząc jednolitą strukturę funkcjonalną. Charakterystyczne cechy sfer środowiska Ziemi przedstawiono w tabeli 1.

Tab. 1. Charakterystyczne cechy sfer środowiska przyrodniczego Ziemi

Sfery środowiska Ziemi

Charakterystyka

Litosfera

Zewnętrzna powłoka kuli ziemskiej sięgająca do astenosfery, obejmująca skorupę ziemską i część górnego płaszcza Ziemi, zbudowana z minerałów i skał. Dzieli się na litosferę oceaniczną o grubości do 62 km i litosferę kontynentalną o przeciętnej grubości 113 km. Powstanie tej sfery rozpoczęło się około 4,6−5 mld lat temu, a jej podstawowa struktura ukształtowała się około 2,7 mld lat temu. Dalsza ewolucja litosfery wiązała się z ruchami płyt tektonicznych (rozpad lądów i oceanów) oraz ruchami górotwórczymi. Ukształtowanie powierzchni litosfery na lądach i pod oceanami jest wypadkową oddziaływania czynników endogenicznych (ruchy górotwórcze, wulkanizm, ruchy lądotwórcze i trzęsienia ziemi) i czynników egzogenicznych (wietrzenie, ruchy masowe, erozja i akumulacja), a od niedawna także wpływu działalności człowieka.

Pedosfera

Zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej o maksymalnej miąższości do kilku metrów, utworzona z części mineralnych i organicznych oraz wody i powietrza, powstała w wyniku oddziaływania czynników glebotwórczych (klimat, budowa geologiczna, wody, drobnoustroje, rośliny, zwierzęta i działalność człowieka) w trakcie procesu glebotwórczego. Od pewnego czasu jakość i stan pedosfery zależą także od człowieka. Stanowi ona środowisko, w którym stale zachodzą procesy przemian materii organicznej w nieorganiczną i nieorganicznej w organiczną. Warunkuje istnienie życia na lądach, a jej rozwój i funkcjonowanie zależą od organizmów żywych i powstającej martwej materii organicznej.

Hydrosfera

Wodna powłoka kuli ziemskiej przenikająca do pozostałych sfer środowiska, obejmująca głównie wody w postaci ciekłej (oceany, morza, rzeki, jeziora, wody podziemne), a ponadto stałej (lądolody, lodowce i wieloletnia zmarzlina) i lotnej (para wodna w atmosferze) (1,4 mld km^3). Charakterystyczną cechą hydrosfery jest krążenie wody oraz jej retencja o zróżnicowanym czasie trwania (od kilkunastu minut do milionów lat). Gros zasobów hydrosfery to wody słone (około 96,5%), reszta (3,5%) to wody słodkie. Najważniejsze znaczenie dla człowieka mają wody rzek i słodkich jezior oraz wody podziemne. Od pewnego czasu czynnikiem wpływającym na stosunki wodne jest działalność człowieka, która spowodowała zanieczyszczenie wód oraz uszczuplenie zasobów wodnych, co skutkuje wzrostem powierzchni i liczby obszarów deficytowych w wodę na świecie.

Atmosfera

Powłoka gazowa otaczająca kulę ziemską i niemająca ściśle określonego kształtu, podlegająca przyciąganiu ziemskiemu. Posiada budowę warstwową (troposfera, stratosfera, mezosfera i jonosfera) przechodząc w magnetosferę. Przypowierzchniową jej warstwę stanowi troposfera, w której zachodzi dynamiczny ruch mas powietrza uwarunkowany dopływem energii słonecznej. Składa się z mieszaniny gazów (azotu, tlenu i innych) zwanej powietrzem. Występuje tu spadek temperatury wraz z wysokością (około 0,6°C/100 m), a także maleje ciśnienie atmosferyczne (modelowo z około 1000 hPa na poziomie morza do około 200 hPa na granicy z tropopauzą). Permanentna cyrkulacja mas powietrza w troposferze kształtuje pogodę i klimat na Ziemi. W dolnej części stratosfery powstała ozonosfera chroniąca organizmy na Ziemi przed szkodliwym oddziaływaniem promieniowania ultrafioletowego Słońca. Skutkami antropopresji są różnorodne zmiany w atmosferze (zanieczyszczenie powietrza, zmiany warunków klimatycznych, antropogeniczny efekt cieplarniany, powstawanie dziur ozonowych, występowanie zjawisk: smogu, kwaśnych opadów i miejskiej wyspy ciepła).

Biosfera

Przestrzeń, w której występuje i rozwija się życie na Ziemi. Obejmuje dolną część troposfery, hydrosferę oraz pedosferę i litosferę do głębokości kilkuset metrów. Jest to największy układ biologiczny na Ziemi scalający ogół ekosystemów, w którym zachodzi nieustannie obieg materii i przepływ energii uwarunkowany dopływem energii słonecznej. Biosfera dzieli się na fitosferę (przestrzeń opanowaną przez rośliny) i zoosferę (sferę życia zwierząt). Miejscem bytowania i działalności człowieka jest antroposfera. W skład biosfery wchodzą również bakterie, grzyby i porosty. Organizmy te nie należą ani do roślin, ani do zwierząt. Roślinność na lądach tworzy charakterystyczne biomy, a ich granice są związane ze zróżnicowanymi warunkami klimatycznymi. Wydziela się także formacje roślinne (drzewiaste, krzewiaste, trawiaste, pustynne, roślinność górską i inne). Zoosfera tworzy charakterystyczne królestwa świata zwierzęcego (Arktogea, Neogea, Notogea i Antarktis). Specyficznym środowiskiem biosfery są wody oraz dno mórz i oceanów (litoral, pelagial, abisal oraz organizmy tworzące bentos i nekton). Biosfera stanowi tę część środowiska, która została poddana największym przeobrażeniom uwarunkowanym antropopresją (degradacja i zniszczenie roślinności, uszczuplenie i przeobrażenie naturalnych siedlisk, kłusownictwo i handel dzikimi zwierzętami, powstanie agrocenoz i inne).

Elementami wypełniającymi przestrzeń środowiska są: budowa geologiczna (skały i minerały), rzeźba terenu, klimat, wody, gleby oraz roślinność i zwierzęta, a także człowiek, który potrafi ingerować w środowisko i przekształcać je, często nie przestrzegając lub nie znając do końca praw nim rządzących. Wykorzystywanie przez ludzi zasobów naturalnych Ziemi oraz modyfikowanie środowiska i skutki z tego wynikające legły u podstaw wydzielenia specyficznej przestrzeni środowiska zwanej antroposferą.

Środowisko jest utworzone z elementów biotycznych (drobnoustroje, rośliny, zwierzęta, człowiek) oraz abiotycznych (budowa geologiczna, rzeźba terenu, klimat oraz wody). Specyficznym, w tym względzie składnikiem środowiska jest gleba. Stanowi ona pośrednie ogniwo łączące środowisko abiotyczne z biotycznym i dlatego jest wielofunkcyjnym składnikiem tej przestrzeni. Pomimo że stanowi powierzchniową część skorupy ziemskiej, to w przeciwieństwie do skał jest utworem dynamicznym, w którym zachodzą ciągłe przemiany składników organicznych w mineralne i mineralnych w organiczne.

Środowisko Ziemi stanowi przestrzeń o charakterze zarówno materialnym, jak i niematerialnym. Materię tworzą skały i minerały, woda, powietrze oraz organizmy żywe, między którymi następuje ciągły przepływ energii. Materia występuje w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym), a także ulega przemianom w związku z różnymi procesami fizycznymi i chemicznymi zachodzącymi w środowisku. Nawiązując do fizjonomii środowiska i jego percepcji przez człowieka, należy podkreślić, że specyficznym w tym zakresie elementem jest niewidoczny dla człowieka klimat. Określa się go na podstawie wieloletnich pomiarów składników pogody. Pozostałe elementy są dostrzegalne zmysłem wzroku.

Środowisko Ziemi jest najczęściej postrzegane jako zbiór elementów i energii wypełniającej określoną przestrzeń lub jako zbiór relacji (związków i zależności) zachodzących między składnikami tej przestrzeni wraz z zawartą tam energią. W rzeczywistości zarówno elementy wypełniające przestrzeń, jak i relacje między nimi wraz z zawartą tam energią stanowią o strukturze środowiska.

Środowisko Ziemi ma strukturę hierarchiczną. Nadrzędną jego przestrzenią jest tzw. środowisko fizyczne, w skład którego wchodzą liczne środowiska cząstkowe, m.in. środowisko obiegu wody, środowisko wymiany energii na powierzchni Ziemi, czy środowisko morfogenetyczne. Są to potencjalne środowiska życia, które mogą zostać zasiedlone przez różne organizmy. Rozwój organizmów i relacje między nimi tworzą środowisko biotyczne, które z czasem prowadzi do powstania biosfery. Jest to złożony proces będący skutkiem interakcji między biotycznymi a abiotycznymi elementami środowiska. Pierwszym etapem przeobrażania środowiska fizycznego w biotyczne jest zwykle gleba, tworząc ekosystem składający się z litosfery, hydrosfery, atmosfery i pewnych elementów biosfery. Z czasem staje się ono środowiskiem potencjalnym człowieka. Powstaje antroposfera stanowiąca część środowiska, która podlega, nie tylko prawom fizycznym, chemicznym i biologicznym, ale także świadomemu lub nieświadomemu oddziaływaniu człowieka. Zaczyna rozwijać się środowisko antropogeniczne, które wraz ze środowiskiem przyrodniczym tworzy przestrzeń określaną środowiskiem geograficznym.

Pionowy zasięg środowiska Ziemi pokrywa się z zasięgiem sfer tworzących tę przestrzeń. Dolną (spągową) granicę środowiska najczęściej utożsamia się z maksymalnym pionowym zasięgiem litosfery. Pod oceanami sięga ona do głębokości około 62 km, a pod lądami do głębokości około 113 km pod powierzchnią Ziemi. Dokładne ustalenie górnej granicy zasięgu środowiska Ziemi jest trudne do określenia. Wynika to z braku precyzyjnych kryteriów, jak wysoko sięga atmosfera oraz na jakiej wysokości występują jeszcze interakcje między atmosferą a innymi komponentami środowiska Ziemi. Egzosfera stanowi zewnętrzną warstwę atmosfery i sięga do wysokości około 1000 km nad Ziemią. Znacznie rozrzedzone powietrze występuje jeszcze na wysokości 2000 km od powierzchni Ziemi. Nie stwierdzono interakcji między zewnętrzną warstwą atmosfery a środowiskiem przy powierzchni Ziemi. Istotny wpływ na stan środowiska kuli ziemskiej mają natomiast różne procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w przypowierzchniowej warstwie atmosfery – troposferze. Warstwa ta otacza z zewnątrz Ziemię, a jej grubość jest zróżnicowana w zależności od szerokości geograficznej i pory roku. Nad biegunami sięga do 7 km w zimie i do 9 km latem. W umiarkowanych szerokościach geograficznych miąższość troposfery waha się od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad równikiem jej zasięg waha się od 15 km do 18 km w ciągu roku. W przestrzeni tej zachodzą najważniejsze procesy kształtujące pogodę i klimat na Ziemi. Cyrkulacja powietrza w troposferze uwarunkowana stałym dopływem energii słonecznej ma zasadniczy wpływ na stan środowiska Ziemi. Warunki panujące w troposferze umożliwiają rozwój życia organicznego, które w wyższych warstwach atmosfery nie jest możliwe. Najczęściej przyjmuje się, że górna granica troposfery jest także granicą środowiska Ziemi. Część badaczy uważa, że górna granica środowiska Ziemi jest wyżej i obejmuje też fragment stratosfery sięgającej 55 km nad powierzchnię Ziemi. W warstwie tej występuje prawie cały ozon (O_3) atmosferyczny (ozonosfera), który chroni biosferę przed szkodliwym nadfioletowym promieniowaniem Słońca. Pionowy zasięg hydrosfery i biosfery jest mniejszy niż atmosfery i litosfery. Wody powierzchniowe na Ziemi sięgają do głębokości 11 034 m (Rów Mariański), natomiast wody podziemne znane są na głębokości około 2136 m (wody artezyjskie w Australii). Najwyższy zasięg hydrosfery na lądach wiąże się z występowaniem śniegu i lodu w Masywie Mount Everest (8848 m n.p.m.), natomiast w atmosferze woda występuje do wysokości około 20,5 km od powierzchni Ziemi w postaci chmur z kryształkami lodu. Ogromne zasoby wody występują też w płaszczu Ziemi. Szacuje się, że jest tam około 13 mld km^3 wody, ale występuje ona wyłącznie w postaci hydratów – połączeń chemicznych, które w stanie krystalicznym zawierają związaną wodę. Nie biorą one udziału w obiegu wody i nie zalicza się ich do hydrosfery.

Biorąc pod uwagę znaczenie i rolę poszczególnych elementów środowiska, w zakresie szeroko pojętych interakcji wydziela się dwie grupy elementów (czynników): przewodnie (wiodące) i podporządkowane (wiedzione). Pierwsze to takie, które w istotny sposób wpływają na pozostałe, ale tylko w niewielkim stopniu ulegają ich oddziaływaniu. Innymi słowy, odgrywają one główną rolę w zróżnicowaniu innych elementów środowiska. Są to: budowa geologiczna i klimat, a według niektórych badaczy także rzeźba terenu. Elementy podporządkowane są w znacznym stopniu kształtowane przez czynniki wiodące. Najbardziej podatnymi na oddziaływanie czynników przewodnich są gleby oraz roślinność i zwierzęta. Elementy te są także czułymi wskaźnikami zmian w środowisku, bez względu na to, czy wpływają na nie czynniki naturalne, czy antropogeniczne. Właściwości oraz zróżnicowanie środowiska Ziemi lub jego części, a także elementów tego systemu, charakteryzuje się przy pomocy parametrów liczbowych i jakościowych. Mogą to być np. ogólne zasoby wód słodkich na Ziemi, czy zasoby gleb w środowisku suchym i półsuchym. Opis jakości środowiska często wiąże się z jego wartościowaniem według przyjętych kryteriów dla określonych potrzeb, np. dla rolnictwa, planowania przestrzennego, czy rozwoju turystyki.

Współczesne środowisko ukształtowało się pod wpływem oddziaływania różnorodnych procesów wewnętrznych mających swe źródło w energii wnętrza Ziemi oraz procesów zewnętrznych, których głównym motorem jest docierająca do naszej planety energia słoneczna. Od kilkuset lat istotnym czynnikiem wpływającym na funkcjonowanie i stan środowiska Ziemi jest działalność człowieka. Jego rola polega na modyfikowaniu naturalnych procesów zachodzących w środowisku i ciągle się nasila. Obecnie negatywne skutki antropopresji obserwujemy, nie tylko w aspekcie lokalnym i regionalnym, ale także globalnym. Wszystkie elementy środowiska są ze sobą ściśle powiązane i zależą od siebie. Żaden z nich nie może istnieć samodzielnie. Znaczne przeobrażenie choćby jednego elementu przez człowieka, albo przez czynniki naturalne, powoduje zmiany w pozostałych składnikach, a konsekwencją tego jest często zaburzenie równowagi w całym systemie środowiska. Charakterystyczną cechą środowiska jest ciągły obieg energii i wymiana materii między jego elementami, co warunkuje istnienie życia organicznego na Ziemi. Środowisko jest strukturą dynamiczną, w której nieustannie zachodzą różne procesy i zjawiska. Elementy środowiska oddziałują na siebie i są wzajemnie zależne. Także sfery środowiska przenikają się oraz wpływają na siebie. Woda stanowiąca tworzywo hydrosfery krąży w środowisku, przechodząc do atmosfery, pedosfery i litosfery, a biosfera obejmuje część wszystkich wyżej wymienionych sfer. Drugą ważną cechą środowiska jest zdolność do samoregulacji, po ustaniu działania czynników, które spowodowały zaburzenia w naturalnym obiegu materii i przepływie energii. Jeśli w środowisku zaszły niewielkie zmiany zakłócające jego normalne funkcjonowanie, to najczęściej wraca ono, po pewnym czasie, do pierwotnego stanu. Jeśli natomiast zmiany przebiegają gwałtownie lub są długotrwałe i dotyczą dużego obszaru, np. wskutek kataklizmu lub długotrwałej i intensywnej antropopresji, to powrót do równowagi trwa bardzo długo, a nowe środowisko często różni się od pierwotnego. Zdolność środowiska do samoregulacji, po ustaniu bodźców, które zaburzyły w nim równowagę i powrót do nowego typu równowagi lub do stanu zbliżonego wyjściowemu, nazywamy relaksacją środowiska. Czas, w którym środowiska dochodzi do nowej równowagi, nazywamy okresem relaksacji. Naturalne mechanizmy odbudowy środowiska są często wspomagane działalnością człowieka. Charakterystyczną cechą środowiska Ziemi jest nie tylko obieg materii i przepływ energii wewnątrz tej przestrzeni, ale także wymiana materii i energii z otoczeniem zewnętrznym. Środowisko tworzy więc system otwarty. Dopływ energii i materii z zewnątrz oraz ich potencjał w środowisku zmierzają do osiągnięcia stanu równowagi, co warunkuje prawidłowe funkcjonowanie środowiska i życie na Ziemi (ryc. 3).

Ryc. 3. Krążenie materii i przepływ energii w środowisku przyrodniczym Ziemi

Zasoby środowiska przyrodniczego Ziemi. Podział i ogólna charakterystyka

Naturalnym środowiskiem życia człowieka są lądy. Zaspokojenie wszystkich życiowych potrzeb ludzi wiąże się z ich ingerencją także w środowiska, które nie są stałymi przestrzeniami bytowania człowieka. Ludzie czerpią różne substancje i energie z hydrosfery, litosfery, atmosfery i biosfery. Ogólnie nazywamy je zasobami naturalnymi (środowiska, przyrody). Są to m.in. różne surowce mineralne, gleby, roślinność, świat zwierząt, a także krajobraz. Coraz częściej zalicza się tu także tzw. wolną przestrzeń, a więc tę część środowiska, która stanowi potencjalną przestrzeń do wykorzystania przez człowieka. Istnieje wiele klasyfikacji i podziałów zasobów naturalnych. Opierają się one o różne kryteria: wyczerpywalności surowców, rodzaju zasobów, sposobu użytkowania, możliwości ich zachowania i odnawiania i inne. Często mówimy o zasobach przyrody ożywionej i nieożywionej. Wśród ogółu zasobów naturalnych wydzielamy też powszechnie wykorzystywane zasoby mineralne. Biorąc pod uwagę czasowe możliwości wykorzystywania i odnawiania zasobów, dzieli się je na niewyczerpywalne i wyczerpywalne, a ostatnie z wymienionych na odnawialne i nieodnawialne (ryc. 4). Należy podkreślić, że Ziemia i otaczająca ją przestrzeń, którą wykorzystuje człowiek, jest ograniczona w swych rozmiarach fizycznych i w związku z tym występuje fizyczna ograniczoność jej zasobów.

Do zasobów niewyczerpywalnych zaliczamy te, które bez względu na intensywność wykorzystywania nie są zagrożone wyczerpaniem (energia prądów morskich, wiatrów, światła słonecznego i wód geotermalnych). Przede wszystkim są to źródła tzw. czystej energii (energia słoneczna, wiatrowa, wodna i geotermiczna). Założenie niewyczerpywalności tych zasobów powinno skłonić człowieka do opracowywania i stosowania racjonalnych i najbardziej efektywnych sposobów i technik ich wykorzystywania uwzględniających także aspekt ochrony środowiska.

Specyficznym zasobem niewyczerpywalnym, jednak ograniczonym w swych rozmiarach fizycznych jest wolna przestrzeń. O zasób ten konkurują przemysł, rolnictwo i budownictwo, a w ostatnich kilkudziesięciu latach także turystyka.

Większość zasobów naturalnych na Ziemi to zasoby wyczerpywalne. Wynika to z faktu, iż procesy, które przyczyniły się do ich powstania, już się zakończyły, a teraz postępuje ich ilościowe zubożenie. Eksploatowanie tych bogactw, ze względu na to, że ilość ich jest fizycznie ograniczona, prowadzi nieuchronnie do ich wyczerpania lub zniszczenia i jest uwarunkowane intensywnością pozyskiwania tych dóbr przez człowieka. Są to głównie surowce i substancje mineralne związane z litosferą. Ostatnio coraz częściej zwraca się uwagę na gospodarowanie takimi zasobami środowiska jak woda i powietrze. Rosnący deficyt wody o odpowiedniej jakości w wielu obszarach świata sprawia, że staje się ona bardzo cennym surowcem naturalnym. Dotyczy to też powietrza, którego jakość znacznie obniżyła się, zwłaszcza w obszarach silnie zurbanizowanych i uprzemysłowionych. Wykorzystywanie zasobów nieodnawialnych można wydłużyć w czasie, korzystając z nich w racjonalny sposób oraz stosując ich substytuty. Także postęp techniczny i związane z tym unowocześnienie technologii wykorzystywania zasobów może przyczynić się do zmniejszenia jednostkowego zużycia surowców i bardziej racjonalnego gospodarowania nimi.

Ryc. 4. Zasoby środowiska przyrodniczego Ziemi

Wśród ogółu zasobów wyczerpywalnych wydziela się zasoby odnawialne i nieodnawialne (nieodtwarzalne). Do pierwszej grupy zasobów należą rośliny, zwierzęta, woda, gleby i powietrze, a także niektóre złoża surowców mineralnych, np. piasków i żwirów pochodzenia fluwialnego. Rzeki stałe akumulują transportowany materiał skalny, ciągle odnawiając złoża piasków i żwirów. Specyficznymi zasobami odnawialnymi są rośliny i zwierzęta. Dzięki zdolności rozmnażania się organizmy te mogą trwać bardzo długo jako zasób naturalny odnawialny. Większość roślin w czasie cyklu wegetacyjnego staje się pełnowartościowym surowcem. Znacznie dłużej, bo około 80−100 lat, trwa odnawianie masy drzewnej stanowiącej materiał produkcyjny. Dostępność zasobów odnawialnych jest uwarunkowana racjonalnym korzystaniem przez człowieka oraz ciągłym monitorowaniem ich zasobów, w związku z zagrożeniem wyczerpaniem. Znaczne zróżnicowanie zasobów odnawialnych sprawia, że jedne z nich muszą być pozyskiwane wolniej, inne bardziej intensywnie, jeszcze inne powinny być objęte czasowymi lub stałymi działaniami ochronnymi. Zbyt szybkie lub rabunkowe korzystanie z tych zasobów może spowodować, że wystąpi nieodwracalne ich zubożenie i staną się one nieodnawialne lub nieużyteczne. Przykładami mogą być: wyginięcie jakiegoś gatunku zwierząt, przyczynienie się do nadmiernej erozji gleby lub zajęcie pokrywy glebowej przez składowiska odpadów powodujące wyłączenie jej z produkcji rolnej. Na skutek rabunkowej gospodarki leśnej, a także masowego wylesiania, głównie na potrzeby rolnictwa, w wielu krajach świata, zwłaszcza w Afryce i w Azji, już od dawna występuje deficyt, a nawet brak drewna.

Nieodnawialnymi zasobami środowiska jest większość surowców i substancji mineralnych, a także niektóre biocenozy. Należy podkreślić, że nieodnawialność surowców jest określeniem względnym, odnoszącym się do średniej długości życia ludzkiego. Oznacza to, że regeneracja lub powstanie takich surowców nie są możliwe w czasie pokolenia ludzkiego. Wśród surowców nieodnawialnych wydziela się dwie grupy: możliwe do odzyskania na drodze recyrkulacji i niemożliwe do odzyskania, czyli zanikające. Ostatnia z wymienionych grup to głównie surowce energetyczne. Służą one do wytwarzania energii, są spalane i dematerializują się w procesie produkcji. Mogą być więc zużyte tylko raz. Inne surowce nieodnawialne, np. otrzymywane z rud metale są możliwe do odzysku ze złomu lub z narzędzi, urządzeń i specyficznych budynków i budowli. Mogą one być użyte ponownie po przetworzeniu. Ograniczone możliwości odzysku metali sprawiają, że odsuwamy w czasie moment wyczerpania się pierwotnych zasobów tych surowców. Uogólniając, recykling metali prowadzi pośrednio do ograniczania pozyskiwania złóż surowców metalicznych, a więc surowców nieodnawialnych i wyczerpywalnych.

Mówiąc o zasobach naturalnych, mamy na myśli pewne bogactwo, zapas czegoś. Nasuwa się więc pytanie: jak można zmierzyć te zasoby i określić ich wielkość? Niektóre zasoby środowiska można zmierzyć w jednostkach fizycznych i określić w ten sposób ich zasobność. Są to m.in. zasoby bogactw mineralnych, substancji zwierzęcych i roślinnych, wód i gleb. Zasobami naturalnymi są także energie, np. energia rzek, wiatru, cieplna Słońca, czy wulkaniczna. Te także można zmierzyć w jednostkach fizycznych energii. Specyficznymi zasobami środowiska są też wolna przestrzeń i piękno krajobrazu. Wymiary tych zasobów jako całości są trudne do określenia i najczęściej opisuje się je subiektywnie, wskazując na elementy składowe tej przestrzeni stanowiące np. o pięknie krajobrazu. Mówimy więc o wielkości (rozmiarach) pewnych substancji i energii zawartych w przestrzeni, a nie o rozmiarach zasobu jako całości.

Antropopresja. Znaczenie terminu i charakterystyczne cechy tego zjawiska

Termin antropopresja jest stosunkowo świeży i wprowadził go nauki prawdopodobnie w 1972 r. geobotanik Romuald Olaczek (gr. anthropos − człowiek i pressio − ucisk). Pierwotnie oznaczał ogół bezpośrednich i pośrednich oddziaływań człowieka na szatę roślinną. Obecnie ma szersze znaczenie i dotyczy ogółu oddziaływań człowieka na środowisko. W naukach przyrodniczych pojęcie to jest najczęściej definiowane jako bezpośrednie lub pośrednie oddziaływanie człowieka (społeczeństw) na środowisko prowadzące do różnorodnych jego zmian. Zasadniczym motywem antropopresji jest atrakcyjność różnych miejsc z punktu widzenia lokalizacji działalności gospodarczej i warunków życia. Bezpośrednie skutki antropopresji są na ogół niezbyt odległe w czasie, czego przykładem mogą być nieużytki powstałe w strefie wpływu górnictwa na rzeźbę terenu. Pośredni wpływ działalności człowieka polega na migracji konkretnego rodzaju antropopresji z miejsca powstania do miejsca oddziaływania. Przykładem jest zanieczyszczanie powietrza tlenkami siarki, które są przenoszone w atmosferze przez wiatr nawet na znaczne odległości i degradują roślinność, a także wskutek opadu atmosferycznego suchego lub mokrego powodują zakwaszenie gleb oraz wód powierzchniowych i podziemnych. Presja człowieka na środowisko może mieć charakter zamierzony lub niezamierzony. Zamierzone i świadome działania człowieka doprowadziły m.in. do powstania obszarów silnie zurbanizowanych i uprzemysłowionych, na których często brak naturalnych składników krajobrazu. Środowisko takich obszarów cechuje się znacznymi antropogenicznymi zmianami w rzeźbie terenu, warunkach wodnych, warunkach klimatycznych oraz przeobrażeniami ilościowymi i jakościowymi w świecie roślinnym i zwierzęcym. Świadomymi działaniami człowieka jest również osuszanie bagien i torfowisk, nawadnianie terenów suchych i półsuchych, wyrąb lasów, tępienie niektórych gatunków zwierząt, czy ekspansja turystyki na terenach górskich. Pośrednie skutki tych działań są często odległe w czasie, np. wyginięcie dropa w Polsce w latach 1981–1985 i tura, zmniejszenie powierzchni wilgotnych łąk, czy wzrost natężenia erozji i denudacji przez wydeptywanie szlaków w górach. Antropopresja cechuje się różną intensywnością czasową i przestrzenną. Proces ten powoduje pozytywne lub negatywne zmiany w środowisku. Pozytywnym skutkiem antropopresji jest m.in. łagodzenie niewłaściwego gospodarowania człowieka w środowisku poprzez przywrócenie i utrzymanie naturalnych siedlisk, odnowę zbiorowisk leśnych, ograniczenie zużycia zasobów naturalnych, czy rekultywację terenu. Najczęściej jednak proces ten wywołuje zmiany niekorzystne: zaburzenia w funkcjonowaniu środowiska lub jego elementów oraz znaczne przekształcenia krajobrazu. Skutki antropopresji w środowisku są często nieodwracalne. Następuje trwała degradacje lub zniszczenie poszczególnych elementów, a nawet całego kompleksu środowiska. Zbyt intensywna, długotrwała i wielokierunkowa antropopresja często prowadzi do takiego zakłócenia funkcjonowania środowiska, że dany teren staje się obszarem klęski (katastrofy) ekologicznej. Klasycznym przykładem jest strefa Sahelu (Afryka), gdzie na skutek niewłaściwej gospodarki rolnej (hodowlanej) południowa granica Sahary przesunęła się w ciągu 30 lat o 100−200 km na południe. Czasem nawet pozornie przyjazne dla środowiska działania człowieka mogą wywołać zmiany niekorzystne dla niego samego. Zjawisko to nazywamy bumerangiem ekologicznym (środowiskowym). Powoduje ono często wtórne zaburzenia w funkcjonowaniu środowiska, a także zmniejszenie zakładanych zysków ekonomicznych. Zmiany takie mogą mieć zasięg lokalny, regionalny, a nawet globalny. Przykładem bumerangu środowiskowego jest ciąg zdarzeń o charakterze przyczynowo-skutkowym: wykarczowanie lasu − wzrost nasilenia erozji i ruchów masowych na stokach − zmiany warunków mikroklimatycznych i siedliskowych − straty w ekosystemach i majątku trwałym. Przykładem w skali globalnej jest rozwój uprzemysłowienia, a zwłaszcza energetyki, powodujący − wzrost emisji zanieczyszczeń − ocieplenie klimatu na Ziemi i zakwaszenie środowiska, co generuje liczne problemy środowiskowe i gospodarcze głównie w rolnictwie. Zachodzące w środowisku antropogeniczne przemiany są skutkiem niepohamowanego rozwoju cywilizacyjnego oraz lekceważenia myślenia ekologicznego.

Antropopresja pojawiła się na Ziemi wraz z człowiekiem i rozszerzała się na obszary stopniowo przez niego zajmowane. Początkowo zjawisko to wiązało się z prymitywnymi formami zbieractwa, łowiectwa, rybactwa, wypasu zwierząt hodowlanych, wyrębu i wypalania lasów pod pola uprawne. Później pojawiły się zorganizowane formy antropopresji: masowe karczowanie lasów, stałe osadnictwo, rolnictwo, komunikacja, przemysł oraz turystyka i rekreacja. Szczególną formą antropopresji była trwająca do dziś synantropizacja szaty roślinnej, także zwierząt. Proces ten polegał na ukierunkowanych zmianach polegających na zastępowaniu gatunków, które bytowały od dawna, gatunkami sprowadzonymi lub tymi, które przybywały w sposób naturalny w związku z antropogenicznymi zmianami warunków środowiska. Przykładem może być nadmierna chemizacja środowiska glebowego przez rolnictwo lub antropogeniczne zmiany klimatu na terenach silnie zurbanizowanych i uprzemysłowionych powodujące wyparcie jednych roślin i zwierząt innymi, które szybciej i lepiej adoptują się do nowych warunków glebowych i klimatycznych. Organizmy synantropijne żyją stale lub okresowo w pobliżu zabudowań mieszkalnych i gospodarczych oraz w tych pomieszczeniach (pokrzywa zwyczajna, wołek zbożowy, wróbel domowy, jaskółka, mysz domowa, szczur), także na polach i w sadach (podbiał, pokrzywa, mysz polna). Dogodne schronienie i duża ilość łatwo dostępnego pokarmu oraz korzystne warunki do rozrodu sprzyjają egzystencji tych organizmów. Należy podkreślić, że wśród synantropów są zarówno sprzymierzeńcy człowieka, jak i gatunki wyrządzające szkody. Szybki rozwój cywilizacyjny w minionych kilkudziesięciu latach sprawił, że skutki antropopresji występują dziś, nie tylko na obszarach, które człowiek zasiedlił, ale także tam, gdzie jego działalność jeszcze się nie zaznaczyła. Jest to uwarunkowane dynamicznym charakterem niektórych elementów środowiska (powietrze, woda), które mają zdolność przemieszczania zanieczyszczeń nawet na znaczne odległości.

Rozmiary i wielkość antropopresji wyraża się przy pomocy różnych wskaźników. Bezpośrednim wskaźnikiem może być, np. ilość wykorzystywanych przez człowieka konkretnych zasobów środowiska w określonym czasie albo w stosunku do wielkości tych zasobów. Innym wskaźnikiem jest ilość wprowadzanych do powietrza lub wody zanieczyszczeń w jednostce czasu albo gromadzonych w środowisku odpadów. Pośrednimi wskaźnikami wielkości antropopresji są natomiast: imisja zanieczyszczeń powietrza oraz zanieczyszczenie wód i gleb, nawiązujące do określonych norm dopuszczalnych, a także ilość gromadzonych na powierzchni ziemi odpadów w jednostce czasu.

Rozpatrując procesy antropopresji, wyróżniamy czynniki, rodzaje i skutki antropopresji. Czynnikami antropopresji są różne formy działalności człowieka, które mogą powodować lub powodują antropogeniczne przekształcenia środowiska. Są to m.in. zabudowa mieszkalna, przemysłowa i transportowa, uprawa ziemi, hodowla zwierząt, działalność przemysłowa, regulacja stosunków wodnych i turystyka. Mówiąc o rodzajach antropopresji, mamy na myśli konkretne oddziaływania człowieka na środowisko powodujące w nim zmiany, np. emisja hałasu i zanieczyszczeń powietrza, odprowadzanie ścieków do wód, składowanie odpadów, wycinanie drzew w lasach, zmiany stosunków wodnych i zanieczyszczanie gleb. Skutkiem antropopresji są antropogeniczne przemiany środowiska. Wiążą się one z:

– degradacją i niszczeniem środowiska (zanieczyszczenie powietrza, wód i pokryw glebowych, wyjałowienie i zniszczenie gleb, degradacja i zniszczenie szaty roślinnej, tępienie zwierząt),

– ochroną środowiska (ograniczanie emisji zanieczyszczeń, oczyszczanie ścieków odprowadzanych do wód, ochrona gatunkowa roślin i zwierząt, tworzenie parków narodowych i rezerwatów przyrody),

– gospodarowaniem środowiskiem (stosowanie zabiegów przeciwerozyjnych, zalesienia, melioracja gruntów, rekultywacja gruntów, optymalna struktura użytkowania ziemi).

Różne formy działalności człowieka w środowisku, często odbywające się jednocześnie, powodują, że współczesna antropopresja ma różnorodny przebieg w czasie i w przestrzeni. Procesy te mogą wystąpić jednorazowo, powtarzać się regularnie (cyklicznie) lub nieregularnie (acyklicznie) oraz występować permanentnie. Rzadko zdarza się, że antropopresja wiąże się z działalnością jednego czynnika. Zwykle jest to zespół czynników związanych z określoną formą działalności człowieka. Przykładem jest górnictwo odkrywkowe węgla brunatnego powodujące zniszczenie pokryw glebowych i szaty roślinnej w miejscu wydobywania węgla, znaczne przeobrażenia rzeźby terenu (powstanie wyrobiska i hałd), wyłączenie z produkcji rolnej gleb na skutek usypania hałd, wyjałowienie i przesuszenie gleb oraz zmiana stosunków wodnych (powstanie leja depresji) i degradacja roślinności nawet w znacznej odległości od kopalni na skutek permanentnego odwadniania górotworu, mechaniczne niszczenie gleby przez ciężki sprzęt, czy zanieczyszczanie spalinami.

Charakterystyczną cechą procesów antropopresji jest ich zmienność w czasie i w przestrzeni. Początkowo procesy te miały charakter naturalny związany z zaspokajaniem podstawowych potrzeb człowieka w określonych warunkach środowiska. Antropopresja wiązała się z łowiectwem, zbieractwem, rybactwem, drobnym wyrębem drzew oraz prymitywnym budownictwem. Niewielka populacja oraz wędrowny tryb życia powodowały, że skutki ingerencji człowieka w środowisko były tak małe, że przyroda mogła się zregenerować. Wzrost liczby ludności i powstawanie jej skupisk oraz osiadły tryb życia spowodował wzrost natężenia i rozprzestrzenienie się antropopresji. Wiązała się ona z karczowaniem lasów, rozwojem rolnictwa i osadnictwa, a później z eksploatacją bogactw mineralnych, urbanizacją, komunikacją, turystyką oraz wojnami, które z czasem miały coraz większy zasięg i bardziej dotkliwe skutki. Antropopresja przybierała masowy charakter, a jej skutkami była degradacja i zniszczenie środowiska. Od kilkudziesięciu lat można mówić o hiperantropopresji, której skutkiem są trwałe i często nieodwracalne zmiany w środowisku oraz zaburzenie mechanizmów jego samoregulacji (obszary zagrożenia ekologicznego i klęski ekologicznej). Skutki współczesnej antropopresji mają nie tylko zasięg lokalny i regionalny, ale także globalny. Dla uwypuklenia okresu, w którym zaszły istotne zmiany w relacjach człowiek−środowisko (zwłaszcza w minionych kilkuset latach), zaproponowano nazwać go antropogenem lub antropocenem. Ostatnia z nazw wydaje się najbardziej odpowiednia, jednak, ze względu na małą popularność jest rzadko stosowana w naukowym piśmiennictwie. Spór między naukowcami dotyczy nie tylko samej nazwy, ale także momentu rozpoczęcia tej epoki. Jedni utożsamiają ją z holocenem, inni zaś z początkiem antropopresji powodującej niekorzystne zmiany (przeobrażenia) w środowisku. Epokę tę należałoby, więc umieścić w holocenie. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat ludzkość tak zmieniła Ziemię, że jest to już widoczne m.in. w osadach na jej powierzchni. Dlatego można przyjąć, że od połowy XX w. żyjemy w nowej epoce geologicznej – antropocenie. Ponadto dla antropocenu zaproponowano też wiele alternatywnych terminów (anglocen, kapitalocen, mantropocen, nekrocen, oligantropocen, plastikocen, antropozoik i inne).

Podstawowe pojęcia związane z antropopresją

Antropopresja jest jednym z najszerszych, ze względu na znaczenie, terminów często stosowanym w naukach o Ziemi, w tym także w geografii. Wiąże się to ze znacznym zróżnicowaniem współczesnych form oddziaływania człowieka na środowisko i skutków tej działalności. Z antropopresją związanych jest kilka istotnych terminów. Jednym z nich jest sztuczne zanieczyszczenie środowiska. Termin ten oznacza wprowadzenie przez człowieka do środowiska (powietrza, wód, gleb oraz świata roślinnego i zwierzęcego) różnych substancji stałych, ciekłych i gazowych oraz różnej energii w takich ilościach i w takim stanie, które przekraczają dopuszczalne normy lub naturalne możliwości regeneracji środowiska, a tym samym mogą negatywnie wpływać na zdrowie ludzi i stan środowiska oraz wywoływać w nim szkody. Substancjami zanieczyszczającymi środowisko mogą być i takie, które naturalnie w nim występują, np. CO_2, pyły oraz te, które dotychczas w środowisku nie występowały, a wprowadził je do niego człowiek (fenol, benzo-a-piren i inne).

Z zanieczyszczeniem środowiska przez człowieka wiążą się takie pojęcia jak: emisja, imisja, stężenie, transmisja, depozycja i sedymentacja zanieczyszczeń oraz ścieki, odpady, hałas i wibracje, a także promieniowanie. Znaczenie tych pojęć wyjaśniono w tabeli 2. Z antropopresją wiążą się także inne terminy dotyczące zjawisk i procesów związanych najczęściej z bezpośrednimi lub pośrednimi jej skutkami w środowisku. Są to: smog, kwaśne opady i kwaśne mgły, miejska wyspa ciepła, miejska cyrkulacja bryzowa, klimat miasta, zakwaszenie środowiska, dziura ozonowa, gazy cieplarniane, efekt cieplarniany, eutrofizacja wód, synantropizacja szaty roślinnej i świata zwierzęcego, wylesienie (deforestacja), erozja, stepowienie i pustynnienie gleb (gruntów), antropogeniczne formy terenu. Powyższe terminy odnoszą się do zjawisk i procesów o różnym zasięgu przestrzennym, od lokalnego do globalnego. Wymagają one szerszego potraktowania i dlatego zostaną omówione w dalszej części podręcznika.

Tab. 2. Wybrane pojęcia związane z antropopresją i ich znaczenie

Termin

Znaczenie

Emisja zanieczyszczeń

Wprowadzanie do środowiska różnych zanieczyszczeń stałych, ciekłych i gazowych, zwłaszcza do powietrza, w sposób zorganizowany (z wszelkiego rodzaju urządzeń technologicznych, grzewczych, środków transportu za pośrednictwem emitorów, np. kominów) i niezorganizowany (z hałd i składowisk, podczas transportu i przeładunku substancji sypkich i lotnych, z hal produkcyjnych, w wyniku pożarów). Specyficznym rodzajem jest emisja wtórna, czyli ponowne wprowadzenie do powietrza zanieczyszczeń uprzednio już usuniętych, np. podczas usuwania pyłów z urządzeń odpylających lub ze składowisk, na których unieszkodliwiono odpady, ale źle je zabezpieczono przed pyleniem. Najczęściej wielkość emisji określa się liczbowo, np. ilość pyłu wprowadzonego do powietrza w jednostce czasu (t/rok) lub w odniesieniu do jednostki powierzchni (t/km^2 rok). Emisja zanieczyszczeń jest istotnym wskaźnikiem, na podstawie którego możemy ocenić szkodliwość procesów technologicznych i skuteczność działania urządzeń redukujących zanieczyszczenia.

Imisja zanieczyszczeń

Ilość zanieczyszczeń odebrana przez środowisko. Najczęściej oznacza stosunek ilości składnika uważanego za zanieczyszczenie do ilości powietrza (mg/dm^3, ppm) lub ilości zanieczyszczeń docierających do podłoża w jednostce czasu (mg/m^2, t/km^2 rok).

Stężenie zanieczyszczeń

Ilość określonego zanieczyszczenia pyłowego lub gazowego w jednostce objętości powietrza. Wielkość ta służy do oceny stopnia zanieczyszczenia powietrza w porównaniu do ustalonych stężeń dopuszczalnych, zwykle określonych prawem norm.

Transmisja zanieczyszczeń

Przenoszenie (migracja) zanieczyszczeń zwykle w środowisku wodnym lub w powietrzu.

Depozycja zanieczyszczeń

Osadzanie zanieczyszczeń np. przy pomocy opadów i osadów atmosferycznych (tzw. mokra depozycja zanieczyszczeń) oraz osiadanie np. razem z aerozolami lub z wchłanianymi przez podłoże gazami (tzw. sucha depozycja zanieczyszczeń).

Sedymentacja zanieczyszczeń

Gromadzenie się zanieczyszczeń stałych w środowisku wodnym lub lądowym. W rzekach jest to jeden z procesów samooczyszczania wód. Zachodzi głównie w miejscach spadku prędkości wody (zbiorniki retencyjne, jazy, rozlewiska). Wskutek intensywnej sedymentacji może dojść do nagromadzenia zanieczyszczeń w osadach dennych i wtórnego zanieczyszczenia wody np. w czasie powodzi lub gwałtownego spuszczania wody ze zbiornika retencyjnego.

Ścieki

Są to wprowadzane do wody lub do gruntu różne substancje płynne, stałe i gazowe, które mogą spowodować zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych oraz gleb. Najczęściej są to zużyte wody, powstające na skutek czynności fizjologicznych ludzi i zwierząt oraz działalności gospodarczej człowieka. Specyficznym rodzajem są ścieki opadowe – wody zawierające różne substancje chemiczne i fizyczne usuwane przez opady z atmosfery oraz topniejące śniegi, a także zmywane z powierzchni ziemi oraz budynków i budowli naziemnych. Ściekami są też wprowadzane do środowiska podgrzane wody chłodnicze, wody skażone promieniotwórczo oraz zasolone, np. wody kopalniane. Ze względu na znaczną mobilność wody ścieki są dużym obciążeniem dla środowiska naturalnego, gdyż zawierają zwykle spore ładunki różnych zanieczyszczeń, często toksycznych, albo uciążliwych dla organizmów wodnych.

Odpady

Są to różne zużyte przedmioty oraz substancje stałe, a także niektóre substancje ciekłe (oleje, farby) i mieszaniny substancji stałych i ciekłych (szlamy, osady ściekowe) niebędące ściekami, powstałe w związku z bytowaniem człowieka oraz działalnością gospodarczą. Stanowią coś, co jest nieprzydatne w danym czasie i w miejscu, gdzie powstały, a także są w różnym stopniu uciążliwe dla człowieka i środowiska. Kryteria, na podstawie których uznajemy, co jest, a co nie jest odpadem, nie są jednoznaczne. Przykładem są kopaliny towarzyszące złożom podstawowym, nadkład w górnictwie odkrywkowym oraz pyły emitowane do atmosfery przez źródła zorganizowane.

Hałas i wibracje

Stanowią skutek narastającej różnej aktywności ludzkiej. Wszelkie sygnały pochodzące z otoczenia człowieka rejestrowane narządem słuchu nazywamy dźwiękami. Sygnały te rozchodzą się w powietrzu za pomocą fal akustycznych. Są to drgania rozchodzące się w powietrzu w postaci fali akustycznej o częstotliwościach i natężeniu stwarzającym liczne uciążliwości dla środowiska i ludzi, a nawet zagrażające ich zdrowiu i życiu. Szkodliwość sztucznego hałasu (spowodowanego przez człowieka) wiąże się też z jego charakterem i zmianami w czasie, długością trwania oraz zawartością składowych niesłyszalnych i słyszalnych. Hałas jest zjawiskiem niepożądanym, przykrym i szkodliwym dla ludzi oraz innych organizmów, ale wywoływanym często przez ludzi. Zjawisko to wiąże się głównie z obszarami silnie zurbanizowanymi i uprzemysłowionymi, na których powstał niekorzystny klimat akustyczny. Poziom hałasu (natężenie dźwięku) najczęściej wyrażamy w decybelach (dB).

Zjawiskiem często występującym w miastach i na terenach uprzemysłowionych, wywołanym działalnością człowieka, są wibracje. Jest to bezpośrednie przenoszenie drgań mechanicznych obiektu drgającego na inny obiekt lub organizmy żywe bez udziału środowiska gazowego. Wibracjami określamy zwykle drgania przenoszące się w gruncie oraz w budynkach i budowlach powodujące mechaniczne oddziaływanie na ludzi i środowisko. Często wibracjom towarzyszy hałas. Źródłem wibracji są różne maszyny i urządzenia oraz środki transportu.

Promieniowanie

Pojęcie to oznacza wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Energia może być przesyłana w postaci ciepła, światła, fal elektromagnetycznych (promieniowanie elektromagnetyczne) lub cząstek (promieniowanie korpuskularne). Promieniowanie naturalne jest zjawiskiem powszechnym na Ziemi, a energia słoneczna stanowi główny czynnik funkcjonowania środowiska naszej planety. Szybki postęp techniczny i cywilizacyjny w minionych kilkudziesięciu latach sprawił, że promieniowanie powstaje także w sposób sztuczny i stało się jedną z form antropopresji. Istnieje realne zagrożenie skażeniem promieniotwórczym środowiska i wynikającymi z tego licznymi konsekwencjami zdrowotnymi i gospodarczymi dla człowieka i funkcjonowania środowiska.

Antropopresja, w zależności od ilości i jakości wprowadzanych do środowiska zanieczyszczeń, oddziałuje z różną intensywnością i zasięgiem przestrzennym na środowisko oraz poszczególne jego komponenty. Istotne znaczenie dla stopnia antropogenicznego przekształcenia środowiska ma także ilość materii i energii w przestrzeni, która podlega wpływom zanieczyszczeń. Biorąc pod uwagę negatywny wpływ antropopresji na środowisko, często używa się ogólnego terminu − destrukcja (łac. destructio − rozkład, całkowite zniszczenie). Procesy te zachodzą najczęściej stopniowo. Wydziela się cztery etapy tego procesu:

– deterioracja (łac. deterior − gorszy): pogorszenie jakości środowiska w związku z dostawą zanieczyszczeń (zahamowaniem wzrostu bioenergii i bioaktywności środowiska),

– degradacja (łac. degradatio − obniżanie): dalsze pogorszenie jakości środowiska spowodowane zwiększoną dostawą zanieczyszczeń,

– dewastacja (łac. devasto − niszczę): permanentna dostawa zanieczyszczeń powodująca zredukowanie bioenergii w środowisku do minimum,

– anihilacja (łac. annihilatio − unicestwienie): unicestwienie środowiska wskutek pozbawienia go bioenergii.

Terminem o podobnym znaczeniu do antropopresji jest antropogenizacja (gr. anthropos − człowiek, genesis − pochodzenie). Oznacza wszelkie przekształcenia środowiska pod wpływem działalności człowieka, które prowadzą do zmian rzeźby terenu, warunków wodnych i klimatycznych, ukształtowania nowej szaty roślinnej i struktury świata zwierzęcego.

Konsekwencją nasilających się w środowisku negatywnych skutków antropopresji, także wzrastającej świadomości ludzi o narastających niekorzystnych zmianach jest podejmowanie różnych działań naprawczych. Określamy je ogólnym terminem rehabilitacja środowiska (łac. rehabilitatio − przywracanie do stanu właściwego). Usunięcie przyczyn destrukcji środowiska umożliwia wzrost bioaktywności, co określamy rewaloryzacją (łac. valor − wartość, re − przywrócenie). Działania człowieka zmierzające do poprawy bioaktywności i dążenie do przywrócenia środowisku naturalnego stanu nazywamy regeneracją (łac. regeneratio − odrodzenie). Jeśli środowisko zostało zniszczone w bardzo dużym stopniu i nie możemy oczekiwać, że w naturalny sposób się zregeneruje, poddajemy je rekultywacji, czyli procesom, których celem jest przywrócenie środowisku cech użytkowych. Rzadko jednak regeneracja i rekultywacja powodują odtworzenie pierwotnego stanu środowiska (przed degradacją). Zwykle chodzi tu o ukształtowanie jakiejkolwiek wartości użytkowej, np. przystosowanie wyrobiska żwirowni do celów wypoczynkowych i rekreacyjnych albo dużych rozmiarów hałdy do turystyki i rekreacji, czego przykładem jest zwałowisko odpadów „Kamieńsk” niedaleko Bełchatowa (fot. 1). Synonimem rekultywacji i zagospodarowania terenu po działalności antropogenicznej jest rewitalizacja. Rzadko spotykaną formą naprawy środowiska jest jego rekreacja (łac. recreatio − powtórne tworzenie). Zabiegi rekreacji polegają na różnych działaniach prowadzących do powstania naturalnego środowiska na obszarze, który uległ wcześniej anihilacji.

Fot. 1. Fragment stoku wzgórza „Kamieńsk” – zwałowiska zewnętrznego Kopalni Węgla Brunatnego „Bełchatów” o powierzchni 1480 ha i wysokości względnej 196 m, zagospodarowanego na cele rekreacyjne i turystyczne

Rys historyczny antropopresji

Stosunek człowieka do środowiska w procesie rozwoju cywilizacyjnego ulegał istotnym zmianom. Biorąc pod uwagę jego wpływ na środowisko i poszczególne komponenty tej przestrzeni, można wydzielić kilka charakterystycznych okresów: współżycia z przyrodą, nieznacznych przeobrażeń i walki (konkurowania) z przyrodą, przekształceń odwracalnych w środowisku, przemian antropogenicznych trudno odwracalnych oraz zmian niebezpiecznych dla środowiska i człowieka. Nawiązując do aktywnego wpływu człowieka na środowisko, można wydzielić okres dominacji człowieka nad środowiskiem (narastająca degradacja środowiska w związku z technokratyzmem i rabunkowym użytkowaniem zasobami naturalnymi), okres świadomego wyhamowania degradacji i próby odbudowy środowiska oraz okres zrównoważonego rozwoju (powiązanie rozwoju cywilizacyjnego z optymalnym stanem środowiska).

Okres współżycia z przyrodą

Oddziaływanie człowieka na otaczające go środowisko, w znaczeniu antropopresji, wiąże się z rozpoczęciem wytwarzania przez niego prostych narzędzi, przy pomocy których mógł wykorzystywać zasoby środowiska. Obecnie trudno jednoznacznie określić, kiedy rozpoczął się ten proces, gdyż panują rozbieżne poglądy, jak dawno pojawił się człowiek rozumny na Ziemi. Zapewne był to proces ewolucyjny związany z określonym przedziałem czasowym. Prawdopodobnie rodzina człowiekowatych pojawiła się na Ziemi około 5 mln lat temu. Jednak dopiero 2,5 mln lat temu człowiek posiadł umiejętność wytwarzania prymitywnych narzędzi z kamienia i dlatego kulturę tę nazwano paleolityczną (paleolit: epoka kamienia łupanego). Dowody tego, jak wykorzystywano wówczas środowisko, są bardzo skromne. Są to kamienne narzędzia znalezione obok szczątków szkieletów ludzkich. Długo ulepszano narzędzia z kamienia i dopiero około 9 tys. lat temu człowiek opanował wytapianie metalu i zaczął wytwarzać narzędzia miedziane. Mała liczebność plemion oraz niski poziom rozwoju kultury materialnej powodowały, że człowiek zależał od środowiska i nie wyróżniał się jako składnik biosfery. Mięśnie ludzkie były źródłem energii, a wpływ człowieka na środowisko i jego egzystencja wiązały się z prymitywnym zbieractwem i łowiectwem. Plemiona cały czas się przemieszczały (wędrowny tryb życia), co było uwarunkowane poszukiwaniem miejsc zasobniejszych w pokarm. Występowała duża zależność człowieka od środowiska, zwłaszcza w zakresie zdobywania pożywienia oraz szukania miejsc, gdzie mógł się schronić. Człowiek wykorzystywał naturalne kryjówki (groty, jaskinie) oraz budował z drewna prymitywne szałasy. Obawa i strach przed różnymi zjawiskami przyrodniczymi determinowały działania ludzi w środowisku. Przez długi czas biosfera stanowiła dla człowieka tylko źródło pokarmu i była w stanie homeostazy.

Już w paleolicie człowiek zaczął podporządkowywać sobie dzikie zwierzęta, spędzając je i przetrzymując w pobliżu swoich siedzib. W późnym paleolicie i w mezolicie rozpoczął się proces udomowienia zwierząt, a nieco później uprawy roślin, które służyły jako pożywienie dla człowieka i zwierząt. Było to prawdopodobnie około 10 tys. lat p.n.e. Z czasem zwierzęta zaczęto wykorzystywać jako siłę roboczą oraz źródło pokarmu. Stanowiło to zaczątki rozwoju rolnictwa. Jednym z takich obszarów był Bliski Wschód, gdzie już w neolicie rozpoczęto uprawę roślin. Gleba stała się bardzo cennym dla człowieka i wykorzystywanym coraz częściej zasobem środowiska. Wśród ogółu komponentów środowiska pedosfera uległa najwcześniej trwałemu przeobrażeniu wskutek antropopresji. Bardzo długo wiatr i woda płynąca były jedynymi dla człowieka źródłami energii pochodzącymi ze środowiska. Jednak dopiero umiejętność krzesania i utrzymywania ognia wywarła istotne znaczenie w kształtowaniu warunków ekologicznych na obszarach zasiedlanych przez człowieka. Opanowanie wytopu metali (miedzi, żelaza) oraz wytwarzania z nich prostych narzędzi przyczyniły się do intensyfikacji działań człowieka w otaczającym go środowisku. Rosnący popyt na rudy metali sprawił, że zaczęto je poszukiwać, wydobywać, dystrybuować i wytwarzać z nich coraz więcej narzędzi. Bogactwa litosfery stały się cennym zasobem, a rzeźba terenu i jej podłoże ulegały antropogenicznym przeobrażeniom.

Z czasem grupy łowieckie oraz ludność zajmująca się rolnictwem zdobyła umiejętność przechowywania nadwyżek żywności. Dzięki temu w obszarach, gdzie rozwijała się kultura rolna istniały warunki do zwiększania populacji. Zaczęła wzrastać liczba grup ludzkich. W neolicie, około 8 tys. lat p.n.e. Ziemię zamieszkiwało około 10 mln ludzi, natomiast na początku naszej ery już około 160 mln. Okres współżycia z przyrodą trwał do VII w. n.e., kiedy to Ziemię zamieszkiwało około 300 mln ludzi. O wzroście liczby ludności decydowało rolnictwo, które było wówczas najistotniejszą formą aktywności człowieka, stanowiącą też najważniejszy czynnik antropopresji. Okres ten nie pozostawił w środowisku istotnych skutków zachodzących wówczas zmian.

Okres walki z przyrodą i nieznacznych przemian w środowisku

Ten etap antropopresji obejmuje okres od VII do XIII w. Rosnące możliwości przechowywania żywności i wyżywienia coraz większych grup ludzi oraz postęp w rolnictwie (nawadnianie i upowszechnienie stosowania koła) poprawiły warunki bytowania ludzi. Osiągnięcia te znacznie wyprzedzały wiedzę i świadomość człowieka na temat stanu środowiska i praw nim rządzących. Rozpoczął się etap walki człowieka z przyrodą – próba podporządkowania sobie środowiska w celu realizacji własnych potrzeb. Z tym etapem antropopresji wiąże się karczowanie lasów, zwłaszcza w Europie, gdzie zniszczono około 25% powierzchni leśnej, co spowodowało nasilenie erozji gleb i migrację składników gleby poza pedosferę. W VII i VIII w. deforestacja postępowała wolno, ze względu na stosowanie prymitywnych narzędzi niepozwalających przyśpieszyć wycinki. Do znacznie większych szkód przyczyniło się wypalanie lasów. Pożary i karczowanie powodowały rozległe zmiany w szacie roślinnej, stosunkach wodnych oraz klimacie, co nie było bez znaczenia dla rozwoju rolnictwa. Rozwój pasterstwa w strefie półsuchej, głównie na terenach sawann, wiązał się z przenikaniem tego typu działalności na obszary wilgotnych lasów równikowych. Wskutek tego następowało rozszerzanie się sawann kosztem kompleksów lasów równikowych. Innym powszechnie występującym procesem w strefie suchej, związanym z antropopresją, było nawadnianie gruntów np. w dolinie Nilu w Egipcie, czy na Bliskim Wschodzie. Stałe nadwyżki żywności przyczyniały się do napływu ludności i powstawania miast w pobliżu terenów rolniczych.

Okres przekształceń odwracalnych w środowisku

Etap ten rozpoczął się w XIII w. i trwał do początku wieku XIX. Charakterystycznym procesem antropopresji była nadal masowa trzebież lasów. W XV wieku w Europie głównie kosztem wycinania lasów aż do 50% wzrosła powierzchnia terenów rolnych. Przeprowadzono szereg prac hydrotechnicznych związanych z budowaniem tam, grobli, obwałowań i zbiorników wodnych w dolinach rzecznych oraz z osuszaniem gruntów. Grądy i łęgi zamieniano na tereny uprawne. Zaczęto dostrzegać też negatywne skutki ingerencji człowieka w środowisko, co przyczyniło się do ograniczenia polowań na niektóre rzadkie zwierzęta, powiększania pól kosztem terenów leśnych oraz przywracanie zniszczonym przez górnictwo gruntom pierwotnego kształtu. Były to zapewne pierwsze zabiegi rekultywacyjne, choć terminu rekultywacja zaczęto używać dopiero kilkaset lat później. Szybki wzrost liczby ludności oraz rozwój techniki powodował zajmowanie przez człowieka coraz większych obszarów i przekształcanie ich w powierzchnie produkcyjne, co przyczyniało się też do niszczenia środowiska.

Okres przemian antropogenicznych trudno odwracalnych

Przełomowym wydarzeniem cywilizacyjnym na świecie był okres zwany potocznie rewolucją przemysłową. Rozpoczął się na początku XIX w. i trwał do połowy XX w. Uogólniając, termin ten oznacza całość zmian technicznych, ekonomicznych i społecznych będących konsekwencją transformacji gospodarki opartej na wykorzystaniu biologicznych odnawialnych źródeł energii (mięśnie, woda, wiatr, drewno) do gospodarki opartej na mineralnych źródłach energii (w XIX w. zaczęto stosować powszechnie węgiel kamienny a w XX w. ropę naftową i gaz ziemny). Symbolem tego okresu było wynalezienie i zastosowanie w produkcji maszyny parowej. Mechanizacja pracy, zastosowanie nowych technologii i udoskonalonych narzędzi pracy warunkowały proces przechodzenia od systemu społecznego opartego na rolnictwie i handlu do systemu społeczeństwa przemysłowego. Rewolucja przemysłowa zmieniła w zasadniczy sposób relacje w układach człowiek−środowisko−człowiek, zarówno w aspekcie ilościowym, jak i jakościowym. Postępowała koncentracja produkcji przemysłowej, a w konsekwencji wzrost zanieczyszczeń, także na terenach znacznie odległych od miejsc ich powstawania. Nawet na Antarktydzie w próbkach lodu datowanych na początek XIX w. stwierdzono ołów w stężeniu 50 mg/t lodu. Rewolucja przemysłowa znacznie przyśpieszyła tempo i zasięg antropopresji. Jednym z jej skutków było masowe wycinanie lasów, w celu pozyskania drewna jako budulca oraz do produkcji miazgi celulozowej na papier. Zostało zniszczonych wiele cennych naturalnych ekosystemów, w miejscu których powstały ekosystemy sztuczne (rolne). Mechanizacja i chemizacja rolnictwa powodowały zanieczyszczanie i degradację gleb i wód. Wzrost wydajności w rolnictwie oraz postęp w medycynie i higienie przyczyniły się do szybkiego przyrostu liczby ludności. W 1800 r. na świecie żyło około 980 mln ludzi, w 1850 r. było już 1,25 mld, a w 1900 r. 1,65 mld ludności. Intensywna eksploatacja zasobów naturalnych przyczyniła się do niespotykanych dotąd na taką skalę antropogenicznych przemian w środowisku. W ciągu stu kilkudziesięciu lat środowisko bytowania człowieka zmieniło się bardziej niż w kilkunastu wiekach poprzednich. Wraz z upływem czasu skutki antropopresji w środowisku osiągnęły takie rozmiary, które można dziś nazwać trudno odwracalnymi. Były one spowodowane, przede wszystkim rozwojem górnictwa i energetyki oraz szybko postępującą urbanizacją. Masowa eksploatacja surowców mineralnych przyczyniła się do znacznego przekształcenia naturalnej rzeźby terenu oraz związanych z tym przeobrażeń, zwłaszcza w szacie roślinnej i świecie zwierzęcym oraz w glebach, stosunkach wodnych i warunkach mikroklimatycznych tych obszarów. Zauważono to już w drugiej połowie XIX w. w Anglii, gdzie bardzo szybko rozwijało się górnictwo węgla kamiennego oraz hutnictwo żelaza i przemysł metalurgiczny. W obszarach górniczych dynamika i skutki antropopresji przewyższały tempo przemian środowiska spowodowanych czynnikami naturalnymi. Już wtedy uważano, że człowiek stał się najmłodszym czynnikiem geologicznym modelującym rzeźbę terenu. Panował wówczas złudny pogląd, że możliwe jest pełne poznanie praw przyrody i podporządkowanie jej sobie. Antropopresja przybierała ekspansywny charakter, a jej skutki rozszerzały się na coraz większe obszary przeznaczane głównie dla rolnictwa. Kosztem postępującej degradacji środowiska zmniejszyła się zależność człowieka od przyrody. Nieco później wystąpiła też tendencja przeciwna − współpraca człowieka ze środowiskiem. Na początku zaznaczyła się ona w rolnictwie, szczególnie na obszarach suchych i półsuchych nastawionych na produkcję roślinną. Konieczność stosowania irygacji np. na Bliskim Wschodzie, czy w Afryce Północnej zmusiła człowieka do głębszego poznania praw przyrody i ich wykorzystywania w praktyce oraz umożliwiła powstanie tam znacznych skupisk ludzkich związanych z gospodarką rolną. Z czasem współpraca człowieka z otaczającym go środowiskiem rozszerzyła się na inne obszary i różne dziedziny działalności człowieka. Było to uwarunkowane postępem naukowo-technicznym, bogatszą wiedzą o funkcjonowaniu środowiska oraz ogólnym rozwojem cywilizacyjnym. Nasilające się skutki antropopresji szkodzące środowisku i gospodarce uświadomiły człowiekowi konieczność ochrony i racjonalnego gospodarowania zasobami środowiska. Już pod koniec XIX w. zaczęły powstawać parki narodowe i rezerwaty przyrody oraz różne jednostki naukowe i organizacje społeczne zajmujące się ochroną przyrody.

Rewolucja przemysłowa zapoczątkowała rozwój cywilizacji przemysłowej. Przez długi czas uważano, że przemysł może się opierać na nieograniczonej dostępności do paliw kopalnych i surowców mineralnych, których zasoby są nieskończone. Panowało powszechne przekonanie, że człowiek może wykorzystywać zasoby środowiska bez ograniczeń i przekształcać środowisko zgodnie ze swoimi potrzebami. Nadrzędnym celem gospodarowania zasobami środowiska była maksymalizacja zysku ekonomicznego w jak najszybszym tempie, bez względu na skutki tej działalności dla środowiska. Od rewolucji przemysłowej relacje między człowiekiem a otaczającym go środowiskiem uległy znacznemu osłabieniu.

Okres zmian niebezpiecznych dla człowieka i środowiska

Największa w dziejach cywilizacji ingerencja człowieka w środowisko rozpoczęła się po II wojnie światowej. Z czasem skutki antropopresji, zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie, stały się niebezpieczne dla człowieka i środowiska, często też nieodwracalne. Wprawdzie już podczas II wojny światowej, prowadzono rabunkową gospodarkę zasobami środowiska, podporządkowaną celom militarnym, zwłaszcza w Europie, ale działania te nie miały tak dużego zasięgu, jak w okresie późniejszym. Charakterystycznymi procesami powodującymi nasilenie antropopresji po II wojnie światowej była produkcja, masowe stosowanie pestycydów i innych środków ochrony roślin w rolnictwie i leśnictwie, szybki rozwój środków transportu zużywających bardzo duże ilości paliw kopalnych i ich pochodnych, gwałtowny wzrost liczby ludności i związane z tym zapotrzebowanie na różne niezbędne do życia surowce i produkty, zastosowanie w uprawie roślin na niespotykaną dotychczas skalę nawozów sztucznych, a także szybki rozwój wodochłonnych i energochłonnych gałęzi przemysłu wytwarzających i wprowadzających do środowiska znaczne ilości odpadów i różnych zanieczyszczeń oraz masowe wylesianie. Intensywne tempo antropopresji spowodowało, że już pod koniec lat 50. XX w. powszechnie występowało znaczne zanieczyszczenie wód i powietrza, degradacja i zanieczyszczenie gleb, eutrofizacja wód, zakwaszenie środowiska oraz znaczne zubożenie, a nawet wymarcie niektórych gatunków roślin i zwierząt. Wystąpił też wzrost chorób ludzi i zwierząt związanych z zanieczyszczeniem środowiska.

Największe antropogeniczne przeobrażenie środowiska dotyczą aglomeracji i konurbacji z silnie rozwiniętym przemysł energetycznym, hutniczym i chemicznym oraz okręgów górniczo-przemysłowych i terenów będących pod bezpośrednim wpływem ich oddziaływania. Wskutek intensywnej i długotrwałej antropopresji powstało wiele obszarów, na których struktura i funkcjonowanie środowiska uległy silnej destrukcji. Nazywamy je obszarami ekologicznego zagrożenia, a często też klęski (katastrofy) ekologicznej, choć bardziej odpowiednią nazwą byłby obszar zagrożenia antropogenicznego, gdyż to nie ekologia stwarza zagrożenie, ale człowiek swoją działalnością. W obszarach katastrofy ekologicznej środowisko jest tak zanieczyszczone i zniszczone, że przestaje pełnić swoje podstawowe funkcje i staje się nieprzydatne dla zaspokojenia potrzeb człowieka, zatraca także zdolność do samoregulacji i reprodukcji przyrodniczych zasobów odnawialnych. W latach 80. XX wieku w Polsce było aż 27 obszarów zagrożenia ekologicznego. Panujący przez dziesięciolecia paradygmat rozwoju gospodarczego i społecznego oparty o podporządkowanie środowiska działalności człowieka i korzystanie z zasobów naturalnych bez ograniczeń już w latach 60. XX w. został zakwestionowany przez znaczną część społeczeństw państw zachodnioeuropejskich. Także Raport U Thanta „Człowiek i jego środowisko” na forum ONZ w 1969 r. oraz Raporty Klubu Rzymskiego były apelem do zmiany obowiązującego paradygmatu.

Okres po II wojnie światowej nazywany jest potocznie erą atomową. Opanowanie energii rozszczepienia jądra atomowego zostało wykorzystane do produkcji broni jądrowej oraz w celach pokojowych do wytwarzania energii i napędu łodzi podwodnych. Energia jądrowa stanowi potencjalne zagrożenie dla człowieka i środowiska. Chodzi tu, nie tylko o zagrożenie związane z użyciem broni atomowej, ale także z awariami w elektrowniach jądrowych. Przykładem była eksplozja reaktora atomowego w Czarnobylu w 1986 r., która spowodowała skażenie promieniotwórcze gleb, wód i powietrza oraz przejście nad Europą obłoku radioaktywnego (ryc. 5).

Innym zdarzeniem była wywołana trzęsieniem ziemi w 2011 r. awaria reaktora w jednej z największych na świecie elektrowni w Fukushimie (Japonia). Jeszcze przez wiele lat tereny te będą skażone promieniotwórczo i nie będą nadawać się do zamieszkania i działalności gospodarczej. Od 1954 r., kiedy powstała pierwsza na świecie elektrownia jądrowa (Obninsk w ZSRR) realnym problemem środowiskowym stało się gromadzenie paliwa jądrowego oraz składowanie odpadów i odprowadzanie do środowiska wód zawierających pewną ilość pierwiastków promieniotwórczych.

Ważnym działaniem, w aspekcie ograniczenia narastających skutków antropopresji, było opracowanie w latach 70. XX w. modelu zrównoważonego (trwałego) rozwoju. Podstawowym założeniem tego modelu jest taki rozwój społeczno-gospodarczy, który nie prowadzi do degradacji środowiska. Zakłada powiązanie rozwoju gospodarczego i polepszanie jakości życia ludności z poprawą stanu środowiska oraz dążeniem do zachowania go w jak najlepszym stanie dla przyszłych pokoleń. Wdrażanie modelu zrównoważonego rozwoju zmieniło w niektórych społeczeństwach stosunek człowieka do środowiska. Już pod koniec XX w. pogląd o całkowitym podporządkowaniu przyrody człowiekowi uległ radykalnej transformacji. Nasiliły się dążenia do współpracy z przyrodą i działania służące naprawie środowiska, głównie w krajach bogatych, gdzie destrukcja środowiska zaczęła znacznie doskwierać ludziom i stanowić poważny problem w rozwoju gospodarki. Cywilizacja przemysłowa jest stopniowo wypierana przez cywilizację zrównoważonego rozwoju. Przejawem tych zmian jest ograniczanie chemizacji rolnictwa i powrót do naturalnego nawożenia gleby obornikiem oraz zmiana technik uprawy na bardziej przyjazne dla środowiska i człowieka. W przemyśle coraz częściej stosuje się technologie oszczędzające energię oraz materiałooszczędne, wprowadza się zamknięte obiegi wody, buduje się sprawniejsze oczyszczalnie ścieków (mechaniczno-chemiczno-biologiczne z podwyższonym usuwaniem biogenów) i instaluje się efektywniejsze urządzenia redukujące emitowane zanieczyszczenia, a różne odpady i zużyte opakowania są częściej wykorzystywane jako surowce wtórne. W dłuższej perspektywie działania takie mogą przyczynić się do zmniejszenia zapotrzebowania na różne surowce (ochrona zasobów naturalnych), zwłaszcza nieodnawialne oraz zatrzymania destrukcji środowiska wywołanego antropopresją. Osiągnięcie założonych celów wymaga jednak rezygnacji z nadmiernego często nieuzasadnionego konsumpcyjnego stylu życia (kraje bogate), który napędza produkcję dóbr i usług oraz współpracy w skali globalnej, co jest trudne do realizacji, ze względu na politykę i różne interesy poszczególnych krajów. Ingerencja człowieka w środowisko powinna mieć charakter bardziej humanitarny, niż dotychczas, gdyż jest to przestrzeń egzystencji człowieka, której nie można zastąpić niczym innym. Ważną rolę w tej sprawie powinna spełniać nauka dążąca do pełnego wyjaśnienia mechanizmów i praw rządzących naturą, które umożliwią ludziom racjonalne wykorzystywanie zasobów i naturalnych procesów zachodzących w środowisku, bez szkody dla samego środowiska. Dążenie człowieka do gospodarki opartej na modelu zrównoważonego rozwoju jest istotnym warunkiem rozwoju cywilizacyjnego na Ziemi.

Ryc. 5. Rozprzestrzenianie się radioaktywnych zanieczyszczeń w powietrzu, po wybuchu elektrowni w Czarnobylu, wyemitowanych w dniach 26–27.04.1986 r.
Źródło: Umiński 1996.

Krajobraz w warunkach antropopresji

Termin krajobraz pojawił się w języku staroniemieckim już w VIII wieku w formie używanej do dziś jako Landschaft. Wówczas oznaczał jednostkę przestrzenną o charakterze politycznym lub przyrodniczo-geograficznym. Już w XVIII w. pojęcie to zaczęło funkcjonować w geografii, a do polskiego piśmiennictwa wprowadził je Joachim Lelewel w 1830 r. w pracy Dzieje Polski. Słowo krajobraz pochodzi od wyrazów kraj i obraz, co oznacza „obraz kraju”. Obecnie znaczenie i zakres tego pojęcia nie są jednoznacznie zdefiniowane. Mówimy o krajobrazie w znaczeniu ogólnym, geograficznym, ekologicznym, biologicznym, geochemicznym, architektonicznym, estetycznym, społeczno-kulturowym, historycznym itp. W sposobie pojmowania tego terminu można wydzielić dwa wyraźne kierunki. Pierwszy traktuje krajobraz jako pojęcie przyrodnicze odnoszące się do poszczególnych elementów środowiska geograficznego i przestrzeni tej jako całości. Kierunek ten reprezentują przedstawiciele nauk geograficznych, geologicznych i biologicznych. Architekci, urbaniści i planiści dostrzegają natomiast krajobraz jako coś, co dotyczy cech zewnętrznych, widokowych i wartości estetycznych danego obszaru (przestrzeni) oraz praktycznych możliwości jego wykorzystania.

Krajobraz jest terminem często stosowanym i mającym w geografii pięć różnych znaczeń. W aspekcie wizualnym (fizjonomicznym) oznacza zewnętrzny wygląd powierzchni Ziemi z określonego miejsca. W tym znaczeniu termin ten nie obejmuje niewidocznych komponentów środowiska. W innym rozumieniu krajobraz traktowany jest jako synonim środowiska geograficznego i pojmowany jako pewna struktura zbudowana z wzajemnie powiązanych ze sobą elementów, funkcjonująca w sposób prawidłowy i posiadająca zdolność do samoregulacji. W tym znaczeniu obejmuje środowisko przyrodnicze oraz człowieka i skutki jego działalności. Szerokie znaczenie tego pojęcia sprawia, że może ono być analizowane i badane w aspektach: strukturalnym, funkcjonalnym i fizjonomicznym przez specjalistów reprezentujących różne dyscypliny naukowe. Krajobraz traktowany jest także w sensie ogólnym, jako synonim kompleksu geograficznego. Mówiąc o krajobrazie, możemy rozpatrywać ten termin także w kategorii typologicznej, a więc typów krajobrazu ustalonych według przyjętych kryteriów. Krajobraz może stanowić też określony poziom w hierarchii jednostek regionalnych.

Wiele znaczeń tego terminu sprawia, że trudno o kompleksową definicję tego pojęcia. Najczęściej jest to:

– wizualny stan środowiska, czyli zespół materialnych elementów środowiska wskazujących na jego stan ekologiczny (według Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody i Jej Zasobów),

– suma typowych cech właściwych danemu fragmentowi powierzchni Ziemi, w tym też antropogenicznych,

– część powierzchni Ziemi stanowiąca jedność przestrzenną pod względem wyglądu zewnętrznego i wzajemnego oddziaływania zachodzących w niej zjawisk,

– całość przyrody wraz z elementami wprowadzonymi przez człowieka na naturalnie ograniczonym wycinku Ziemi, oceniana jako układ warunków przyrodniczych, reprezentujących określone zewnętrzne cechy estetyczno-widokowe.

Ostatnia z wyżej wymienionych definicji rozszerza pojęcie krajobrazu przyjęte w naukach przyrodniczych o cechy przestrzeni określane przez architektów i urbanistów jako estetyczno-widokowe, a także o elementy pochodzenia antropogenicznego.

Krajobraz ulega nieustannym przemianom uwarunkowanym czynnikami naturalnymi związanymi z jego funkcjonowaniem oraz działalnością człowieka. Wskutek zaplanowanych przedsięwzięć często dochodzi do trwałych zmian w krajobrazie, np. powstania osiedli, zakładów przemysłowych, arterii komunikacyjnych itp. Mniej zauważalne w krajobrazie, ale wywołujące długotrwałe skutki są zmiany, które wiążą się z wprowadzeniem do obiegu nadmiernej ilości pierwiastków lub nowych składników materialnych. Są one spowodowane m.in. masową eksploatacją różnych surowców mineralnych oraz ich przetwórstwem, nawadnianiem terenów suchych i półsuchych oraz deforestacją i przebudową drzewostanów. W minionych kilkudziesięciu latach procesy niekorzystnego wpływu człowieka na krajobraz w wielu obszarach Ziemi przybrały niespotykany dotychczas zasięg i dynamikę. Zakłócenia w naturalnym obiegu pierwiastków uwarunkowane antropopresją polegają nie tylko na zwiększonej ich ilości w środowisku, ale także na znacznym przyspieszeniu ich migracji oraz pojawieniu się w naturalnym środowisku nowych pierwiastków i substancji, których przedtem w nim nie było.

Antropogeniczne zmiany w krajobrazie mogą mieć charakter użytkowy lub inżynierski. Przemiany użytkowe polegają na zastąpieniu jednego rodzaju krajobrazu innym, np. bagiennego łąkowym a leśnego polnym, natomiast inżynierskie na wprowadzeniu do krajobrazu specyficznych budowli, np. wielopoziomowych węzłów komunikacyjnych, czy obiektów hydrotechnicznych. Biorąc pod uwagę naturalne walory estetyczno-widokowe krajobrazu w aspekcie zmian o charakterze antropogenicznym, możemy oceniać je jako harmoniczne lub dysharmoniczne. Dysharmoniczność obiektu polega na takiej jego lokalizacji i urządzeniu, że zakłóca to ogólną harmonię krajobrazu oraz ma negatywny wpływ na przebieg procesów przyrodniczych. Mówiąc potocznie, jest to coś, co nie pasuje do krajobrazu i może spowodować w nim negatywne skutki. Przykładem może być: budowa autostrady przez tereny Parku Krajobrazowego − Góra św. Anny, podlegającego ścisłej ochronie oraz zagospodarowanie Pustyni Kara-kum na cele rolnicze, co spowodowało, nie tylko znaczne, nietypowe przeobrażenie krajobrazu pustynnego, ale także katastrofę ekologiczną w strefie Jeziora Aralskiego. Obszarami o dysharmonijnym krajobrazie są często tereny czynnych okręgów górniczo-przemysłowych, a także tych, gdzie zakończono już działalność przemysłową, ale powstałe tam obiekty antropogeniczne nie zostały odpowiednio wkomponowane w naturalny krajobraz.

W zależności od stopnia antropogenicznego przeobrażenia naturalnych składników krajobrazu oraz ilości i jakości elementów, które wprowadził tu człowiek, najczęściej wydziela się następujące rodzaje krajobrazu:

– pierwotny: powstał wyłącznie pod wpływem oddziaływania czynników naturalnych. Obecnie występuje rzadko na świecie, cechuje się pierwotną strukturą, nienaruszoną wskutek antropopresji równowagą ekologiczną w środowisku oraz zdolnością do samoregulacji. Od kilkudziesięciu lat obserwujemy kurczenie się tych obszarów w związku z nasileniem antropopresji i jej skutkami. Krajobraz pierwotny występuje w piętrach alpejskim i turni niektórych wysokich masywów górskich (Andy, Kordyliery, Himalaje), na znacznych obszarach tundry i pustyń oraz w części wilgotnych lasów równikowych.

– naturalny (przyrodniczy): występuje na obszarach, gdzie ingerencja człowieka nie spowodowała takich zmian, które naruszałyby zdolność do samoregulacji, z przewagą elementów przyrodniczych (lasy, jeziora, torfowiska, bagna) i brakiem antropogenicznych obiektów o dużym zasięgu przestrzennym zwykle zaburzających estetykę krajobrazu. Specyficznym pośrednim między krajobrazem naturalnym a kulturowym jest krajobraz przejściowy. Jest on częściowo przekształcony przez człowieka, ale o dominującym oddziaływaniu procesów naturalnych na krajobraz. Przykładami takiego typu krajobrazu są fragmenty krajobrazów lasów liściastych, lasostepów i sawann ze słabo zaznaczoną działalnością człowieka.

– kulturowy: występuje zwykle na obszarach będących pod wpływem działalności człowieka, który dokonał zmian w obrębie warunków naturalnych, wprowadzając do krajobrazu antropogeniczne elementy przestrzenne. W krajobrazie tym warunki przyrodnicze są na ogół zachowane dobrze, także występują pozytywne cechy estetyczne (uporządkowany krajobraz miejski, wiejski, osiedlowy, polny). Antropogeniczne przeobrażenia dotyczą głównie gleb oraz roślinności i świata zwierzęcego. Często prowadzi się tu różne zabiegi pielęgnacyjne i ochronne służące utrzymaniu równowagi ekologicznej. Rozległe krajobrazy kulturowe na świecie wiążą się z przekształceniem różnych naturalnych zbiorowisk roślinnych (lasów, stepów, sawann) w obszary rolnicze, np. tereny Niżu Europejskiego, północnoamerykańskie prerie i południowoamerykańskie pampasy oraz węgierska puszta i ukraińskie stepy. Znaczne powierzchnie tych terenów uległy degradacji na skutek nieodpowiedniej gospodarki rolnej i wskutek tego krajobraz tych obszarów znów się zmienił.

– zdegradowany: cechuje się występowaniem negatywnych skutków antropopresji, które spowodowały zakłócenie równowagi między elementami naturalnymi a antropogenicznymi, a także pogorszyły walory estetyczne (krajobraz nieużytków poprzemysłowych, nierewitalizowanych starych dzielnic przemysłowych, slumsów itp.).

– zdewastowany: występuje przeważnie na obszarach zajętych przez przemysł, wpływający destrukcyjnie na środowisko (górnictwo, energetyka, hutnictwo, przemysł chemiczny), na niezrewitalizowanych terenach poprzemysłowych oraz na obszarach silnie zurbanizowanych. Przyrodnicze składniki krajobrazu zostały tu całkowicie zniszczone lub występują w postaci szczątkowej, a krajobraz ma charakter dysharmoniczny. Dominującymi elementami są formy i różne obiekty antropogeniczne. Skrajną odmianą takiego krajobrazu jest obszar, na którym środowisko uległo anihilacji i zostało pozbawione bioenergii. Krajobraz zdewastowany występuje m.in. w niektórych rejonach GOP-u, w Wałbrzychu i okolicach (dawne Zagłębie Wałbrzyskie), w rejonie Bełchatowa oraz na terenach Zagłębia Donieckiego (Ukraina) i Zagłębia Appalachijskiego.

Ostatnie trzy wyżej wymienione rodzaje krajobrazu łączy jedna zasadnicza cecha − występowanie zwykle dużej ilości składników pochodzenia antropogenicznego. Jeśli w krajobrazie dominują elementy, które zmodyfikował lub wprowadził człowiek, taki krajobraz nazywamy antropogenicznym. Nie zawsze antropopresja prowadzi do całkowitej dewastacji krajobrazu na określonym obszarze. Czasem zdarza się, że występują tam enklawy krajobrazu, który istniał tu przed jego przekształceniem. Przykładem jest wyrobisko kamieniołomu Kadzielnia w Kielcach, gdzie chroni się fragmenty krajobrazu krasowego istniejącego tu przed eksploatacją wapieni (fot. 2).

Ingerencja człowieka w krajobraz wiąże się z jego wykorzystywaniem na różne cele. Właściwe gospodarowanie krajobrazem i w krajobrazie nazywamy jego uprawą. Polega ona na takich działaniach ludzi, które nie powodują w nim szkód lub minimalizowanie ich, z zachowaniem właściwej estetyki krajobrazu oraz naturalnych warunków środowiska. Skutki antropopresji w krajobrazie mają różny charakter i mogą doprowadzić do zaburzenia w nim równowagi biologicznej. Działania człowieka zapobiegające niekorzystnym przemianom w krajobrazie uwarunkowanym antropopresją nazywamy pielęgnowaniem krajobrazu. Polegają one np. na przywróceniu naturalnego składu gatunkowego i struktury zbiorowisk leśnych lub dostosowaniu rolnictwa do warunków siedliskowych oraz jak najszerszym wykorzystywaniu warunków naturalnych w uprawie roślin. Zasadniczym motywem takiego działania jest zapobieganie przekształceniu krajobrazu kulturowego w krajobraz zdegradowany. Szczególną formą postępowania w stosunku do krajobrazów zdegradowanych i zdewastowanych jest kształtowanie krajobrazu. Wiąże się ono z przebudową krajobrazu w kierunku jego uzdrowienia, głównie na podstawach biologicznych. Innym terminem o zbliżonym znaczeniu jest restytucja krajobrazu. Są to różne świadome i planowe oddziaływania człowieka na krajobraz, który uległ znacznemu antropogenicznemu przekształceniu, zmierzające do naprawienia powstałych w nim szkód oraz przywrócenia jego produkcyjności.

Fot. 2. Rezerwat geologiczny „Kadzielnia” w Kielcach – dawny kamieniołom wapieni dewońskich i „Skałka Geologów”

Antropopresja ogólnie oznacza oddziaływanie człowieka na środowisko, natomiast wpływ człowieka na krajobraz naturalny i skutki z tego wynikające nazywamy antropizacją krajobrazu. Prowadzi ona do transformacji krajobrazu oraz powoduje liczne deformacje w jego strukturze i funkcjonowaniu. Przebieg antropizacji krajobrazu jest często zróżnicowany w czasie i w przestrzeni oraz powoduje różne skutki. Najważniejszymi przejawami tego procesu jest:

– perforacja krajobrazu: wiąże się z powstawaniem tzw. dziur w jednolitym dotychczas typie użytkowania terenu lub typie środowiska, np. zręby leśne lub oczka śródpolne. Następuje wzrost długości granic w krajobrazie, ale nie zmienia się liczba płatów i ich zwartość.

– dyssekcja krajobrazu: polega na takim oddziaływaniu człowieka, którego skutkiem są rozcięcia krajobrazu elementami linijnymi (korytarzami) na oddzielne, często bez kontaktu, części (sekcje). Jej skutkiem jest zwiększenie długości granic i liczby płatów oraz zmniejszenie ich zwartości. Rozcięcie krajobrazu wiąże się np. z utworzeniem korytarzy przyrodniczych (pasów zadrzewień, budową dróg, kanałów itp.).

– fragmentacja krajobrazu: wiąże się z rozpadem zwartego dotychczas obszaru na mniejsze części (fragmenty). Skutkiem tego jest wzrost liczby płatów i długości granic krajobrazowych oraz zmniejszenie zwartości krajobrazu. Skutkuje to m.in. spadkiem bioróżnorodności i migracji zwierząt.

– zużycie krajobrazu: polega na kurczeniu się istniejących płatów w krajobrazie oraz ich zwartości. Często dochodzi do spadku liczby płatów oraz zmniejszenia długości granic.

– scalenie krajobrazu: proces przeciwny do fragmentacji krajobrazu wiążący się np. z porzucaniem gruntów ornych przez człowieka lub ich odłogowaniem w celu poprawy żyzności gleby. Zwykle zmniejsza się ilości płatów krajobrazu oraz wzrasta ich powierzchnia i długość granic istniejących płatów.

Antropogeniczne zmiany krajobrazu przebiegają z różną intensywnością. Pierwszym stopniem przemian jest degradacja krajobrazu, polegająca na obniżeniu jego wartości przyrodniczych i estetycznych. Składniki krajobrazu mogą ulec nieznacznemu przemodelowaniu, ale relacje między nimi zwykle nie ulegają zaburzeniu. Dalsze destrukcyjne oddziaływanie człowieka na krajobraz może doprowadzić do degeneracji krajobrazu, czyli rozpadu wewnętrznych zależności w systemie, co stwarza poważne zagrożenie zanikiem mechanizmów stabilizujących system środowiska. Znaczne nasilenie antropopresji często prowadzi do zmian, które powodują dysfunkcję krajobrazu. Skutkiem czego jest zmiana sposobu przepływu materii i energii w przestrzeni krajobrazowej, natomiast brak zmian w strukturze systemu przyrodniczego tworzącego ten krajobraz. Dalsze negatywne oddziaływanie człowieka na środowisko może doprowadzić do dekompozycji krajobrazu. Wiąże się ona ze zmianą składu, struktury i relacji ilościowych między elementami systemu i powoduje istotne przeobrażenia krajobrazu. Skutki antropopresji w krajobrazie mogą być odwracalne lub nieodwracalne. Jeśli ingerencja człowieka w krajobraz jest krótkotrwała, o niewielkim nasileniu, to po ustaniu czynnika zakłócającego może dojść do naturalnej regeneracji systemu. Taką właściwość nazywamy elastycznością krajobrazu. W przypadku długotrwałej i intensywnej antropopresji powodującej trwałe zmiany powrót krajobrazu do stanu zbliżonego wyjściowemu, na drodze elastyczności, nie jest możliwy.

W holocenie krajobraz Polski uległ znacznemu antropogenicznemu przeobrażeniu. Do dziś przetrwały tylko niewielkie fragmenty pierwotnego krajobrazu występujące w najwyższych częściach Tatr, Karkonoszy i Bieszczadów, w strefie rezerwatowej bagienno-torfowiskowej Podlasia oraz we fragmentach kompleksów leśnych Puszczy Białowieskiej. Znacznie większe powierzchnie zajmują tereny o krajobrazie naturalnym (m.in. kompleksy leśne w Sudetach i Karpatach, Bory Tucholskie i Bory Dolnośląskie, Puszcza Solska oraz tereny bagienno-torfowiskowe Polesia). Krajobraz kulturowy reprezentują głównie tereny wiejskie i rolnicze oraz obszary słabo zurbanizowane. Znaczne powierzchnie takich krajobrazów występują na Nizinach Środkowopolskich oraz na Nizinie Podlaskiej. Jeszcze kilka wieków temu dominował tu krajobraz leśny. Masowe wylesianie tych terenów i zamienianie ich na pola uprawne doprowadziło do powstania krajobrazu rolniczego. Szybki rozwój przemysłu, urbanizacji i transportu, zwłaszcza w drugiej połowie XX w. przyczynił się do powstania stref krajobrazu zdegradowanego, a nawet zdewastowanego, występującego m.in. na Wyżynie Śląskiej oraz w okolicach Wałbrzycha, Krakowa, Tarnobrzega, Bełchatowa, Konina, Turoszowa, Lubina i Głogowa.

Znaczne antropogeniczne przekształcenia krajobrazu występują także w wielu miejscach na świecie, a zwłaszcza w Europie. Tutaj, już w połowie XIX w., powstały rozległe, niespotykane dotychczas na tak dużą skalę krajobrazy industrialne i zurbanizowane. Wiązały się z dynamicznie rozwijającymi się aglomeracjami i konurbacjami oraz okręgami górniczo-przemysłowymi, których przykładami są: Zagłębie Ruhry w Niemczech, angielskie zagłębia węgla kamiennego, okręgi górniczo--przemysłowe na pograniczu francusko-belgijskim oraz aglomeracje londyńska i mediolańska. Tereny te cechują się krajobrazem zdegradowanym i zdewastowanym z silnie zaburzonymi walorami estetycznymi oraz zanieczyszczonym środowiskiem rzutującym na jakość życia ludzi. Od kilkudziesięciu lat środowisko i krajobraz niektórych okręgów górniczo-przemysłowych podlega intensywnej restytucji i zagospodarowaniu na różne cele, czego przykładem jest Zagłębie Ruhry. Rozległe krajobrazy przemysłowe powstały także w Appalachach oraz w okręgach górniczo--przemysłowych we wschodnich Chinach, w Indiach oraz w różnych obszarach na terytorium dawnego ZSRR. Współcześnie znaczne przekształcenia krajobrazu, często też dewastacja, wiążą się z obszarami eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego. Nieodwracalne zmiany w krajobrazie powoduje również masowa deforestacja oraz często wzniecane przez ludzi pożary, głównie w strefie wilgotnych lasów równikowych, wskutek czego dochodzi tam do anihilacji krajobrazu.

Współczesny stan i charakter antropogenicznych zmian w środowisku przyrodniczym Ziemi. Ogólny zarys problemu

Dynamika i przestrzenny zasięg procesów antropopresji nigdy w dziejach ludzkości nie osiągnęły takich rozmiarów jak współcześnie. W związku z szybkim rozwojem gospodarczym zwłaszcza od połowy XX w. i intensywną eksploatacją zasobów naturalnych oraz użytkowaniem środowiska jego stan w wielu miejscach na Ziemi uległ znacznemu pogorszeniu. Znane od dawna człowiekowi skutki antropopresji o zasięgu lokalnym i regionalnym zaczęły się pojawiać w nowych miejscach, także ich zasięg uległ rozprzestrzenieniu. Od kilkudziesięciu lat niektóre skutki ingerencji człowieka w środowisko zaczynają także zagrażać człowiekowi i środowisku w skali globalnej. W atmosferze pojawiło się też wiele nowych, nierzadko toksycznych substancji, nieznanych wcześniej człowiekowi. Duża liczba współczesnych czynników antropopresji świadczy o złożonym charakterze tych procesów. Ciągi przyczynowo-skutkowe antropopresji nie tworzą prostych liniowych zależności, lecz skomplikowaną sieć powiązań. Antropogeniczna ingerencja w środowisko powoduje w nim wielorakie skutki, które mogą być przyczynami dalszych zmian. Wyjaśnimy to na konkretnym przykładzie. Bezpośrednim skutkiem eksploatacji węgla brunatnego metodą odkrywkową jest powstanie wyrobiska. Wskutek udostępniania złoża zniszczeniu ulegają szata roślinna i gleby. W wyrobisku lub w jego pobliżu powstają hałdy zbudowane ze skał tworzących nadkład złoża, lub ze skał płonnych. Formy te często zajmują znaczne powierzchnie, co powoduje wyłączenie gruntów z użytkowania rolniczego. Eksploatacja węgla wymaga odwadniania górotworu, co skutkuje zaburzeniem stosunków wodnych w obrębie wód podziemnych i powierzchniowych. W związku z permanentnym odwadnianiem kopalni tworzy się lej depresji o poziomym zasięgu nawet kilkunastu kilometrów. Zjawisko to może powodować zmniejszenie zasobów wody w okolicznych ciekach i zbiornikach wód stojących, osuszenie terenów podmokłych, zanik źródeł oraz zaburzenia przebiegu podziemnych działów wodnych. Wody kopalniane są najczęściej odprowadzane do rzek, powodując ich zanieczyszczenie. W okolicy kopalń często obserwuje się przesuszenie gleb oraz zmiany w roślinności i świecie zwierzęcym. Powstają straty w uprawach, zanika woda w studniach, a w skrajnych przypadkach osiadanie gruntu może spowodować szkody w majątku trwałym (budynkach i budowlach). Są to już wymierne straty ekonomiczne. Prawidłowością jest, że w najbliższym sąsiedztwie kopalń węgla brunatnego powstają elektrociepłownie. Ich działalność powoduje zwykle zanieczyszczenie środowiska, zwłaszcza powietrza, wód i gleb, nawet w znacznej odległości od nich. Należy również podkreślić, że opisane wyżej skutki związane z jednym czynnikiem antropopresji mogą przyczynić się do pogorszenia warunków życia, pracy i wypoczynku zamieszkałych tam ludzi.

Współczesny charakter antropopresji i skutki tych procesów w środowisku można rozpatrywać w różnych kategoriach. Biorąc pod uwagę charakter skutków antropopresji oraz straty gospodarcze, społeczne i ekologiczne spowodowane tymi procesami przyjęto, że antropogeniczne obciążenie środowiska wywołuje skutki bezpośrednie o pierwotnym i wtórnym charakterze oraz pośrednie (ryc. 6).

Ryc. 6. Skutki nadmiernego antropogenicznego obciążenia środowiska przyrodniczego
Źródło: Dobrzański i in. 1997, Dobrzańska i in. 2019 − zmodyfikowane.

Procesy te można opisać w trzech kategoriach: odwetu ekologicznego, kryzysu ekologicznego i katastrofy ekologicznej. Odwet ekologiczny oznacza nieprzewidziane, szkodliwe następstwa przekształcania środowiska spowodowane jednostkowymi działaniami, np. budową obiektu przemysłowego zanieczyszczającego środowisko albo obiektu hydrotechnicznego powodującego pośrednie zwykle negatywne zmiany w środowisku, które generują dodatkowe koszty związane ze szkodami w środowisku i gospodarce. Klasycznym przykładem jest budowa hydrowęzła asuańskiego na Nilu w Egipcie (zapora o wysokości 111 m i 3,6 km długości, zbiornik retencyjny o powierzchni 5120 km^2 i objętość misy 157 km^3 oraz długość linii brzegowej 3000 km, elektrownia o mocy 2100 MW). Zbiornik zaczęto napełniać w 1965 r. Bezpośrednim skutkiem budowy tej inwestycji było wysiedlenie około 50 tysięcy osób i zalanie wodą 27 jednostek osadniczych. Budowa hydrowęzła miała zapewnić stałe nawodnienie obszarów rolniczych w dolinie i delcie Nilu, zapobiegać powodziom oraz okresom suszy, również dostarczać energię elektryczną. W 1970 r. w delcie Nilu nawodniono 300 tys. hektarów nowych gruntów i zagospodarowano je na cele rolnicze. Przed irygacją wody podziemne występowały na głębokości 30−60 m pod powierzchnią terenu. Podczas nawadniania w niektórych kanałach irygacyjnych pojawiła się zasolona woda, a zwierciadło wód podziemnych podniosło się na wysokość 3 m pod powierzchnią terenu, rozpuszczając związki soli znajdujące się w gruncie. Słona woda zniszczyła całkowicie uprawy, a obszar rolniczy zamienił się w pustynię. Zbiornik Nasera przyczynił się do spadku ilości transportowanych przez Nil osadów mulistych poniżej zapory. Podczas wylewów osady te użyźniały pola w dolinie rzeki i powodowały odradzanie się mad. Obecnie rolnictwo na tych terenach jest wspomagane nawozami sztucznymi i pestycydami, wpływającymi negatywnie na gleby i wody oraz uprawy. Zbiornik Nasera stał się osadnikiem mułów przynoszonych przez Nil i ulega spłycaniu. Za kilkadziesiąt lat ilość osadów na dnie zbiornika będzie tak duża, że turbiny elektrowni mogą ulec zniszczeniu, gdyż nie są przystosowane do wody zawierającej dużo zawiesiny. Koryto rzeki poniżej zapory podlega erozji wgłębnej w tempie około 17 mm rocznie. Niszczone są też brzegi rzeki, co powoduje ubytek gleb. Zagraża to mostom i innym budowlom hydrotechnicznym, a w okresach niskich stanów wody konieczne jest podnoszenia jej poziomu w związku z nawadnianiem. Podczas irygacji woda szybko paruje (gorący i suchy klimat), co powoduje zasolenie gleb i z czasem tereny te stają się nieużytkami. Wybudowanie tamy asuańskiej uszczupliło zasoby glebowe w dolinie dolnego Nilu. Szczególnie jest to zauważalne w delcie, która już nie narasta w związku z mniejszą ilością osadów niesionych przez rzekę. W wielu miejscach delty morze wdziera się w głąb lądu średnio 1,15 m rocznie. W przyszłości może to zagrozić osadnictwu i terenom rolniczym delty. Wyjałowienie gleby, która nie podlega naturalnej regeneracji, może być poważnym problemem dla ludności utrzymującej się tu z jej uprawy. Budowa hydrowęzła asuańskiego spowodowała także znaczne zmiany w świecie roślinnym i zwierzęcym doliny Nilu. Łowione przez Egipcjan sardynki w ilościach 18 tysięcy ton rocznie wyginęły poniżej tamy asuańskiej. Rybołówstwo rozwinęło się natomiast w zbiorniku Nasera, ale transport ryb na północ Egiptu jest kłopotliwy i drogi. Powstanie dużego akwenu na pustyni nieznacznie zmieniło warunki klimatyczne tego obszaru, ale przyczyniło się do rozwoju roślinności na brzegach tego zbiornika oraz ekspansji skorpionów, węży i szakali utrudniających pracę rybakom. Parowanie i wsiąkanie wody powodują znaczny jej ubytek. Dawniej wylewy Nilu powodowały oczyszczanie doliny z zanieczyszczeń oraz szkodników. Obecnie teren ten jest bardziej zanieczyszczony, a szkodniki mają lepsze warunki do bytowania. Wzrosła też zachorowalność Egipcjan mieszkających nad Nilem na choroby pasożytnicze.

Hydrowęzeł asuański jest przykładem tego, jakie mogą być negatywne następstwa budowy dużego obiektu hydrotechnicznego dla środowiska oraz życia i działalności człowieka, nie tylko w pobliżu tej inwestycji, ale także w znacznej odległości, nawet kilkuset kilometrów od niej.

Specyficzną cechą antropopresji we współczesnym świecie jest występowanie sytuacji kryzysowych w stanie środowiska niesłusznie nazywanych kryzysami ekologicznymi. Powstają one wtedy, gdy ludzie nie potrafią lub nie chcą rozwiązać istotnych problemów środowiska, co powoduje ograniczenie w zaspokajaniu podstawowych potrzeb ludzi, stagnację, a nawet regres w rozwoju społecznym i gospodarczym. Znacznemu zaburzeniu ulegają relacje między człowiekiem a środowiskiem. W aspekcie ekologicznym kryzys w środowisku objawia się brakiem funkcjonowania mechanizmów samoregulacji i regeneracji. Wpływa to niekorzystnie na jakość życia ludzi. Przywrócenie stanu równowagi w środowisku często wiąże się z długotrwałą ingerencją człowieka w przyrodę, która ma charakter antropopresji pozytywnej. Współczesny kryzys stanu środowiska trwa już kilkadziesiąt lat i charakteryzuje się:

– rozmaitymi skutkami antropopresji o zasięgu lokalnym, regionalnym, a od pewnego czasu także globalnym,

– ingerencją człowieka w środowisko o wielokierunkowym charakterze i skutkami we wszystkich komponentach środowiska,

– w wielu obszarach na Ziemi zostały przekroczone wartości progowe samoregulacji środowiska. Antropopresja spowodowała degradację powietrza, przeobrażenie warunków klimatycznych oraz zmiany jakościowe i ilościowe zasobów wodnych, glebowych i mineralnych, także przestrzeni krajobrazowej i odporności ekosystemów. Nasila się degradacja i dewastacja środowiska, co powoduje obniżenie jakości życia oraz utrudnienia w gospodarce,

– ścisłym powiązaniem antropopresji ze światową gospodarką i konsumpcyjnym modelem życia,

– występowaniem przestrzennego zróżnicowania antropopresji i jej skutków, zwłaszcza w państwach wysoko i słabo gospodarczo rozwiniętych,

– pojawieniem się kolonializmu ekologicznego (handel odpadami, często toksycznymi i radioaktywnymi, przenoszenie działalności gospodarczej z państw wysoko rozwiniętych do słabo rozwiniętych, rabunkowa eksploatacja zasobów naturalnych, budowa nowych inwestycji, często szczególnie uciążliwych dla środowiska i niebezpiecznych dla zdrowia człowieka).

Główne zjawiska zagrażające prawidłowemu funkcjonowaniu środowiska (Dobrzański i in. 1997), składające się na kryzys ekologiczny to:

– globalne ocieplenie klimatu uwarunkowane rosnącą emisją gazów cieplarnianych, zwłaszcza CO_2,

– niszczenie ozonosfery spowodowane nadmierną emisją spalin oraz freonów i halonów,

– masowe wycinanie i wypalanie wilgotnych lasów równikowych oraz lasów strefy umiarkowanej chłodnej,

– niszczenie zbiorowisk leśnych przez emisje zanieczyszczeń przemysłowych,

– kwaśne opady,

– spadek bioróżnorodności,

– awarie elektrowni jądrowych,

– gromadzenie paliwa jądrowego oraz składowanie odpadów radioaktywnych i odprowadzanie ścieków z elektrowni jądrowych,

– erozja gleb oraz wzrost ich zanieczyszczenia i zasolenia,

– pustynnienie gruntów,

– postępujące zanieczyszczenie hydrosfery, a zwłaszcza mórz i oceanów ropą naftową i jej pochodnymi oraz różnymi odpadami, często radioaktywnymi i toksycznymi,

– zakwaszenie i eutrofizacja wód słodkich,

– rozprzestrzenianie się pasożytów oraz różnych drobnoustrojów wpływających negatywnie na rolnictwo i zdrowie ludzi,

– nadmierna chemizacja rolnictwa w krajach wysoko gospodarczo rozwiniętych,

– narastający hałas i wibracje pogarszające klimat akustyczny obszarów zurbanizowanych i uprzemysłowionych,

– wzrost masy odpadów toksycznych oraz uciążliwych w recyklingu.

Zrozumienie istoty kryzysu stanu środowiska wymaga kompleksowego podejścia do zachodzących w środowisku zmian, gdyż procesy te i ich skutki są ściśle powiązane ze sobą i na siebie oddziałują. Należy je rozpatrywać w ścisłym związku z działalnością człowieka wywołującą te zmiany, ale także stanowiącą czynnik naprawy stanu środowiska.

Nieracjonalna i długotrwała ingerencja człowieka w środowisko, którego stan wymaga radykalnych działań naprawczych, może doprowadzić do jego katastrofy, której przejawami są zaprzestanie pełnienia swoich podstawowych funkcji. Środowisko staje się nieprzydatne dla zaspokojenia potrzeb człowieka oraz zatraca zdolność do regeneracji zasobów odnawialnych. Mówimy więc o katastrofie ekologicznej, choć termin ten jest niefortunny, gdyż nie chodzi tu o przyczynę ekologiczną, ale o aspekt ekologiczny zdarzenia. Przywrócenie normalnego funkcjonowania środowiska i jego przydatności dla człowieka, które uległo anihilacji, jest bardzo trudne (czasem niemożliwe) i wymaga kosztownych i czasochłonnych działań. Przykładem obszarów katastrofy ekologicznej są Góry Izerskie i Karkonosze. Rozwijający się na pograniczu Polski, Czech i Niemiec przemysł energetyczny bazujący na węglu brunatnym emituje m.in. znaczne ilości SO_2. Dominacja wiatrów zachodnich i północno-zachodnich powodowała, że związek ten był przenoszony nad Góry Izerskie i Karkonosze, przyczyniając się do powstawania tam kwaśnych opadów, które systematycznie niszczyły drzewostan. Zakwaszenie środowiska glebowego powodowało osłabienie drzew, inwazje szkodników i w konsekwencji masowe wymieranie drzewostanu. Określenie katastrofa ekologiczna może mieć też inny wymiar znaczeniowy. O takim zjawisku mówimy również wtedy, gdy dochodzi do nagłego zdarzenia, będącego skutkiem wprowadzenia do środowiska znacznych ilości substancji niebezpiecznych lub toksycznych, powodujących gwałtowne załamanie stanu środowiska, znaczne straty w biocenozie oraz zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Przykładami takich zdarzeń są: katastrofa w fabryce pestycydów firmy Union Carbide w Bhopalu w Indiach w 1984 r., wskutek której doszło do niekontrolowanej emisji izocyjanianu metylu w postaci gazu, co spowodowało śmierć 20 tysięcy osób, a także katastrofa zbiornika z chemikaliami (tlenki żelaza i żrący wodorotlenek sodu) w hucie aluminium w Ajce (Węgry) w 2010 r. Doszło tam do zalania okolicznych miejscowości przez 700 tys. m^3 toksycznego szlamu. Innym przykładem może być awaria reaktora w elektrowni atomowej w Czarnobylu w 1986 r., która spowodowała skażenie radioaktywne na znacznym obszarze Europy oraz katastrofy tankowców przewożących ropę naftową, m.in. Atlantic Empress na Morzu Karaibskim w 1979 r. i Amoco Cadiz w rejonie Kanału La Manche w 1978 r. oraz działania wojenne, np. podpalenie szybów naftowych przez wojska irackie w Kuwejcie w 1991 r.

Fot. 3. Zdegradowany przez zanieczyszczenia i wiatrołomy las na wierzchowinie Gór Izerskich w okolicy Świeradowa Zdroju

Skutki dotychczasowych katastrof ekologicznych mają przeważnie zasięg lokalny i regionalny. Człowiek nie doświadczył takich zdarzeń na dużych obszarach, np. na całym kontynencie, więc nie jesteśmy w stanie przewidzieć, jak może zachować się środowisko po przekroczeniu barier odpornościowych. Można jedynie tworzyć modele prawdopodobnych skutków takich zdarzeń, opierając się na wynikach badań współczesnych katastrof ekologicznych. Możemy natomiast monitorować stan środowiska w warunkach antropopresji i na podstawie różnych symptomów zapobiegać negatywnym skutkom działalności człowieka albo je likwidować. Stwarzanie warunków oraz wdrażanie do działań gospodarczych zasady zrównoważonego rozwoju może uchronić środowisko przed dalszą jego degradacją i powiększaniem się obszarów, na których występują już znaczne, często nieodwracalne zaburzenia w jego strukturze i funkcjonowaniu.

Stosunkowo niedawno działalność człowieka w środowisku przybrała specyficzny charakter. Ujawniło się zjawisko terroryzmu ekologicznego (ekoterroryzmu) polegające na planowanej i zorganizowanej działalności pojedynczych osób i organizacji oddziałujących na środowisko, zwykle destrukcyjnie, w celu zwrócenia uwagi opinii publicznej na pewne problemy oraz zastraszanie ludzi i wymuszanie pewnych działań. Są to różne akcje sabotażowo-dywersyjne oraz propagandowe obnażające niekompetencję i małą sprawność działania władz podczas katastrof, groźnych awarii, a nawet klęsk żywiołowych. Często wywołują one panikę, a nawet straty w ludziach, dezorganizują działania oraz nasilają destrukcję środowiska. W łagodnej formie ekoterroryzm polega na różnych akcjach protestacyjnych, uciążliwych i przynoszących straty dla człowieka, ale niepowodujących zagrożenia jego zdrowia i życia (niszczenie ferm, wypuszczanie zwierząt z pomieszczeń i klatek, blokady szlaków komunikacyjnych, wymuszanie zaniechania działań inwestycyjnych i inne).

Badania globalnych zmian środowiska przyrodniczego Ziemi uwarunkowanych antropopresją rozpoczęły się stosunkowo niedawno. Wcześniej zjawiska takie nie występowały, a gdy zaczęto je dostrzegać, zdiagnozowanie ich wymagało opracowania stosownych metod i zastosowania odpowiednich narzędzi badawczych. Obecnie trudno o precyzyjne i jednoznaczne określenie przyczyn oraz skutków tych zjawisk w systemie przyrodniczym Ziemi. Jakie skutki w ukształtowaniu powierzchni ziemi mogą spowodować globalne zagrożenia środowiska, to pytanie, na które odpowiedź jest dziś w sferze przypuszczeń i prognoz opartych na obserwacjach i badaniach prowadzonych we fragmentach przestrzeni geograficznej, czyli w znacznie mniejszych skalach (lokalnej i regionalnej).

Nawiązując do antropopresji, zestawiono kluczowe problemy środowiskowe we współczesnym świecie oraz bezpośrednie i pośrednie skutki, jakie wywołała działalność człowieka w środowisku (ryc. 7).

Ryc. 7. Ważniejsze antropogeniczne zagrożenia środowiska przyrodniczego Ziemi i ich skutki

LITOSFERA W WARUNKACH ANTROPOPRESJI

Charakterystyka ogólna litosfery

Antropogeniczne zmiany w litosferze

Antropopresja w litosferze

na ziemiach polskich

Górnicze zmiany w litosferze –

podsumowanie

Antropogeniczne przeobrażenia powierzchni Ziemi

Historia antropogenicznego

przekształcenia powierzchni ziemi

Rola rzeźby terenu w migracji

zanieczyszczeń

Podsumowanie. Model antropogenicznych zmian w litosferze

Charakterystyka ogólna litosfery

Litosfera stanowi zewnętrzną sferę kuli ziemskiej stykającą się na powierzchni z atmosferą i hydrosferą, a w głębi Ziemi z astenosferą. Obejmuje skorupę ziemską oraz część górnego płaszcza Ziemi (ryc. 8). Jest zbudowana z minerałów i utworzonych z nich skał: magmowych, osadowych i metamorficznych. Tworzenie litosfery rozpoczęło się 4,6−5 mld lat temu i było związane z procesem krzepnięcia zewnętrznych warstw kuli ziemskiej.

Ryc. 8. Schemat budowy litosfery
Źródło: Mizerski 2014.

Prawdopodobnie pierwotna litosfera była zbudowana ze skał o chemizmie bazaltów, dopiero później pod wpływem różnych procesów endogenicznych powstała górna granitoidowa część litosfery. Zewnętrzną warstwę litosfery budują w wielu miejscach skały osadowe. W strukturze litosfery wyróżniamy część oceaniczną oraz część kontynentalną. Litosfera oceaniczna składa się ze skorupy ziemskiej oceanicznej o grubości od 5 do 12 km i górnej części płaszcza Ziemi o grubości około 50 km. W skład litosfery kontynentalnej wchodzi skorupa ziemska kontynentalna o przeciętnej grubości 33 km i górnej część płaszcza Ziemi o średniej grubości 80 km. Litosfera jest najlepiej poznaną przez człowieka geosferą kuli ziemskiej. Dominującymi pierwiastkami tworzącymi tę sferę są tlen i krzem, a ponadto glin, żelazo i wapń (ryc. 9). Pierwiastki te występują głównie w postaci związków chemicznych, m.in. glinokrzemianów.

Ryc. 9. Skład chemiczny Ziemi i litosfery
Źródło: Mizerski 2014.

Głównym tworzywem litosfery są minerały i skały. Znamy około 4 tysiące minerałów, które występują jako pierwiastki i związki chemiczne. Wśród ogółu minerałów około 200 to minerały skałotwórcze stanowiące główne tworzywo skał, m.in. kwarc, skalenie, łyszczyki, pirokseny, amfibole, kalcyt, dolomit i gips. W litosferze występują też specyficzne substancje w postaci stałej (szkliwo wulkaniczne, bursztyn), ciekłej (ropa naftowa i wosk ziemny) oraz gazowej (gaz ziemny, metan). Nazywamy je substancjami mineralnymi. Zróżnicowanie skał tworzących litosferę przedstawiono na rycinie 10.

Ryc. 10. Zróżnicowanie skał budujących litosferę

W litosferze dominują skały magmowe i metamorficzne. Tworzą one fundamenty kontynentów i znaczną część dna oceanicznego. Skały osadowe zajmują na Ziemi duże powierzchnie, ale ich miąższość, w porównaniu ze skałami magmowymi i metamorficznymi, jest zwykle znacznie mniejsza.

Wskutek różnorodnych procesów geologicznych (endogenicznych i egzogenicznych) oraz czynników klimatycznych, skały tworzące litosferę podlegają ciągłym przeobrażeniom – są niszczone, a z produktów ich niszczenia powstają nowe skały. Materia skalna jest stale w obiegu, a proces ten nazywamy cyklem skałotwórczym (ryc. 11).

Ryc. 11. Uproszczony schemat cyklu skałotwórczego

Zachodzące we wnętrzu litosfery i na jej powierzchni różne procesy geologiczne doprowadziły, w określonych warunkach, do lokalnego nagromadzenia minerałów. Naturalne nagromadzenie minerałów w ilościach nadających się do przemysłowej eksploatacji nazywamy złożem mineralnym. Wraz z rosnącymi potrzebami gospodarki i postępem naukowo-technicznym opłaca się sięgać do zasobów mniej obfitych lub mniej korzystnie położonych. Coraz więcej zasobów mineralnych, jeszcze niedawno uznawanych za potencjalne, obecnie staje się zasobami dyspozycyjnymi, co oznacza, że ich pozyskiwanie stało się opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia. Szacowanie opłacalności zasobów dyspozycyjnych wiąże się także z uwarunkowaniami ekologicznymi, czyli − jakie będą koszty restytucji środowiska, w związku z podjęciem eksploatacji takich złóż. Niektóre minerały występują w litosferze bardzo rzadko i tworzą niewielkie nagromadzenia, np. złoto, rtęć i platyna. Ich eksploatacja jest uwarunkowana potrzebami człowieka i nie zawsze jest podyktowana względami ekonomicznymi. Złożami mineralnymi w szerokim znaczeniu są także nagromadzenia jednorodnych skał, np. granitów, piaskowców i wapieni. Ze względu na genezę złoża, dzielimy je na:

– magmogeniczne: magmowe (związane z zastyganiem i krystalizacją magmy), pomagmowe (związane z krystalizacją minerałów z roztworów i gazów magmowych) i wulkanogeniczne (wydzielanie się minerałów z wulkanicznych par i gazów),

– hipergeniczne: powstają na powierzchni ziemi i są skutkiem procesów wietrzenia skał (złoża wietrzeniowe) i sedymentacji (złoża osadowe powstałe wskutek procesów nagromadzenia minerałów na drodze mechanicznej, chemicznej i biologicznej),

– metamorfogeniczne: będące produktem metamorfizmu skał (złoża metamorficzne) oraz związane z metamorfizmem złóż już istniejących (złoża zmetamorfizowane).

Biorąc pod uwagę znaczenie złóż dla gospodarki oraz ich przeznaczenie, dzielimy je na:

– złoża surowców energetycznych (węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny i inne),

– złoża surowców metalicznych (rudy żelaza, rudy miedzi, rudy cynku i ołowiu i inne),

– złoża surowców chemicznych (sól kamienna, sole potasowe, siarka, gips i inne),

– złoża do produkcji materiałów budowlanych i ceramicznych (piaskowce, wapienie, iły, gliny, piaski i inne).

Surowcem naturalnym występującym w litosferze są też wody. Ze względu na specyficzny charakter tego bogactwa i różne typy wód (geotermalne, mineralne, słodkie, słone, radioaktywne i inne) są one wykorzystywane na różne cele.

Proces tworzenia się większości złóż surowców mineralnych w litosferze trwa od tysięcy do milionów lat. Większość bogactw mineralnych uznaje się za nieodnawialne. Tylko niektóre złoża surowców mineralnych mogą się odnowić, w określonych warunkach środowiska, w ciągu jednego pokolenia. Przykładem są złoża piasków nawiewane przez wiatr lub złoża żwirów akumulowane przez rzekę.

Bardzo długo większość surowców mineralnych była traktowana jako tzw. dobra wolne. Uważano, że są one niewyczerpalne, odtwarzają się i występują w nieograniczonych ilościach w stosunku do potrzeb ludzkich. Jednak ich ilość w litosferze jest faktycznie ograniczona. Od kilkudziesięciu lat coraz częściej dostrzegamy niedostatek pewnych surowców i substancji mineralnych o strategicznym znaczeniu dla gospodarki i życia ludzi. Ogromny potencjał gospodarczy litosfery, która warunkuje życie i funkcjonowanie człowieka na Ziemi, nie może być usprawiedliwieniem traktowania jej jako niewyczerpanego źródła surowców mineralnych. Konieczna jest więc zmiana modelu wykorzystywania litosfery przez człowieka, z rabunkowej występującej jeszcze dziś w wielu obszarach na świecie, na racjonalną − opartą na ochronie złóż i optymalnym ich wykorzystywaniu, tak by służyły nie tylko nam, ale także kolejnym pokoleniom ludzi.

Antropogeniczne zmiany w litosferze

Miejscem stałej egzystencji człowieka na Ziemi są lądy. W związku z tym jest on nierozerwalnie związany z litosferą, nie tylko w sensie podstawy materialnej, ale także czerpie z niej pokarm (gleba) i różne surowce niezbędne do wytwarzania narzędzi pracy, budynków i budowli oraz energii.

Najbardziej rozpowszechnioną formą ingerencji człowieka w litosferę jest pozyskiwanie z niej różnorodnych surowców i substancji mineralnych. Proces ten jest znany człowiekowi od bardzo dawna, a jego charakter zmieniał się w czasie i w przestrzeni. Wydobywanie surowców mineralnych warunkowało powstanie dawnych oraz rozwój i istnienie współczesnej cywilizacji. Górnictwo zajmujące się wydobywaniem z ziemi kopalin użytecznych i ich wstępną przeróbką jest najstarszym czynnikiem antropopresji w obrębie litosfery. Wprawdzie mówienie o górnictwie sprzed kilku tysięcy lat ma zupełnie inne znaczenie, niż sprzed kilku wieków, czy współcześnie, ale cel tej działalności człowieka był i jest taki sam – pozyskanie określonych surowców mineralnych. Współcześnie górnictwo i przemysł wydobywczy to pojęcia stosowane często zamiennie, choć mają różne znaczenie. Przemysł wydobywczy oznacza zmechanizowane formy górnictwa, natomiast niektóre surowce, np. złoto i diamenty często wydobywa się bez użycia specjalistycznych maszyn i urządzeń. Ważną cechą związaną z występowaniem większości użytecznych dla człowieka kopalin jest ich odpowiednie nagromadzenie. W porównaniu do rozmiarów i objętości litosfery bogactwa te stanowią ułamek jej masy, a ponadto ich występowanie jest ograniczone do niewielkiej przestrzeni i często ma charakter punktowy. Charakterystyczną cechą antropopresji związanej z kopalnictwem surowców i substancji mineralnych jest znaczne rozproszenie skutków tej działalności na świecie. Od dawna ingerencja człowieka w litosferę wiąże się przeważnie z obszarami silnie zurbanizowanymi i uprzemysłowionymi, choć coraz częściej skutki tej działalności dostrzegamy też na terenach trudno dostępnych dla człowieka. Sprzyja temu szybki rozwój cywilizacyjny, szczególnie w minionych dziesięcioleciach oraz związany z tym postęp wiedzy i technologiczny. Współczesna antropopresja w litosferze nie ogranicza się jedynie do bezpośrednich skutków związanych z kopalnictwem różnych surowców. Nierzadko dużo większe szkody dla środowiska i człowieka wiążą się z pośrednimi skutkami pozyskiwania surowców z litosfery. Ujawniają się one jako zmiany w hydrosferze, pedosferze i biosferze o zasięgu przestrzennym, zwykle znacznie większym niż zasięg eksploatacji danego surowca.

Początki antropopresji w litosferze wiążą się z pozyskiwaniem surowców mineralnych służących do wyrobu prymitywnych narzędzi pracy. W tym celu wykorzystywano otoczaki oraz różne odłamki skał i minerałów, które pozyskiwano z powierzchni terenu, później podejmowano próby ich ręcznej obróbki, tak aby służyły określonym celom. Narzędzia te wykorzystywano do zdobywania pożywienia, obrony przed zwierzętami, pozyskiwania innych skał oraz drążenia dołów w powierzchni ziemi. Kiedy opanowano ogień, skały były wykorzystywane do jego podtrzymywania, stanowiły źródło ciepła oraz jako materiały odgradzające miejsca bytowania człowieka. O początkach kopalnictwa surowców mineralnych dowiadujemy się m.in. z wyników badań archeologicznych. Jedno z takich stanowisk – Xihoudu − znajduje się w Chinach, gdzie odkryto kamienne narzędzia z paleolitu (sprzed 1,8 mln lat) służące do obróbki mięsa i kości zwierząt. W indyjskim stanie Karnataka odkryto wyrobisko wapieni służących do wyrobu narzędzi, które powstało prawdopodobnie 200 tysięcy lat temu. Różne narzędzia z bazaltu, krzemienia i wapienia datowane na 1,4 mln lat znaleziono w Ubajdija na Bliskim Wschodzie, a na Wyżynie Lessowej w Chinach już 7 tys. lat temu wydobywano glinki lessowe i używano je do wypalania ceramiki.

Najstarsze znaleziska wyrobów z miedzi odnaleziono na Bliskim Wschodzie. Tam zaczęto kopać rudy tego metalu 9,5 tys. lat temu. Później wydobycie rud miedzi i jej wytapianie rozpowszechniło się w innych rejonach świata (Anatolia od 6050 r. p.n.e., Jordania, Hiszpania, Serbia, Bułgaria, a nawet na Syberii). Wynalezienie brązu (stopu miedzi i cyny) sprawiło, że wytwarzane narzędzia stały się trwalsze od miedzianych. Wydobycie cyny prowadzono w Anatolii, na Bałkanach, na wyspach Morza Egejskiego, w Wielkiej Brytanii i w Irlandii. Prehistoryczne kopalnie miedzi odkryto m.in. w Great Orme (Walia). Działały od 1850 r. p.n.e. do 850 r. p.n.e., zajmowały około 24 tys. m^2, z korytarzami o długości 5 km i głębokość do 70 m.

Wydobycie i wytop rud żelaza rozpoczęto prawdopodobnie w Anatolii około 2450 r. p.n.e., ale przez dłuższy czas były trudności z uzyskiwaniem wysokiej temperatury wytopu, a ponadto uzyskiwane żelazo było kruche i mało przydatne do wytwarzania narzędzi. Dopiero po dodaniu węgla wyroby z żelaza stały się trwalsze i zaczęły wypierać wyroby z brązu. Eksploatacja rud żelaza na większą skalę i ich przetwórstwo rozpoczęło się na Bliskim Wschodzie (Anatolia) około 1550 r. p.n.e. a w Grecji około 1150 r. p.n.e. Żelazo wytapiano też w Libanie oraz w wielu miejscach w północnej Afryce. W Europie eksploatacja i przetwórstwo rud żelaza rozpowszechniło się około 550 r. p.n.e., głównie w cywilizacji starożytnej Grecji, a później cesarstwa rzymskiego, także w Indiach i w Chinach. Rzadkie występowanie rud metali nieżelaznych zmuszało ludzi do ciągłego ich poszukiwania. Jednym z takich miejsc były wzgórza Lawrion w Grecji, gdzie w V w. p.n.e. odkryto znacznych rozmiarów żyłę galeny zawierającą srebro, którą eksploatowano przez kilka wieków przy pomocy niewolników. W czasach rzymskich wytwarzano z ołowiu różne przedmioty użytkowe, m.in. naczynia i sztućce. Wydobycie, przetwarzanie i wykorzystywanie ołowiu spowodowało znaczny wzrost stężenia tego metalu w środowisku, zwłaszcza w powietrzu. Zawartość ołowiu w rdzeniu pobranym z lądolodu grenlandzkiego, o długości 423 m, którego rozpiętość wiekową oceniono na 1800 lat (1000 r. p.n.e – 800 r. n.e.), wynosiła aż 400 kg. Najwięcej ołowiu w lodzie wiązało się z okresem I i II wieku, kiedy Cesarstwo Rzymskie było silnie rozwinięte. W związku z używaniem sztućców i naczyń ołowianych wiele osób, głównie Rzymian, chorowało na ołowicę.

Wydobycie i wytop metali w cesarstwie rzymskim były dobrze rozwinięte. Największe znaczenie miały rudy żelaza, które eksploatowano i przetwarzano m.in. w Toskanii oraz w prowincji Noricum (Austria). Ołów wytapiano w Brytanii, Hiszpanii i na Bałkanach. W czasach rzymskich przetapiano też sporo rud miedzi, głównie do produkcji monet, a największe wydobycie i przetwórstwo tego metalu było około 50 r. p.n.e. Produkowano wówczas około 15 tys. ton miedzi rocznie.

W późnym średniowieczu w Europie rozpoczęto osuszanie terenów podmokłych, bagien i torfowisk w celu zabezpieczania osad ludzkich przed rozprzestrzenianiem się wody oraz pozyskiwania nowych gruntów (pastwisk) dla hodowli zwierząt. Zaczęto eksploatować torf, który po wysuszeniu wykorzystywano jako opał. W Anglii w latach 1100–1300 n.e. powstały w ten sposób rozległe wyrobiska, które zalano później wodą, tworząc Norfolk Broads.

Na początku średniowiecza eksploatacja i wytop rud żelaza w Europie wiązały się z obszarami rudonośnymi położonymi w pobliżu rzek i dużych kompleksów leśnych. Woda płynąca była źródłem energii oraz drogą transportu surowców i wytwarzanych produktów, a las zapewniał dostawę surowca do produkcji węgla drzewnego. Różne surowce mineralne eksploatowano też w Niemczech, Francji i Włoszech.

Na początku XVI w. w górnictwie zastosowano kołowroty konne do wyciągania urobku na powierzchnię, a także budowano drewniane tory, po których pchano wózki z surowcem. Z czasem zastosowano transport konny. Już w połowie XVI w. energia wód była wykorzystywana do napędzania pomp odwadniających i przewietrzających kopalnie. W 1698 r. T. Savery zbudował urządzenie parowe do odwadniania kopalń, a w 1761 r. M. Menzies skonstruował urządzenie parowe do urabiania węgla. Coraz częściej wyposażano kopalnie w parowe urządzenia mechaniczne, a od 1855 r. także w maszyny elektryczne. Już w pierwszej połowie XX w. eksploatacja surowców mineralnych w kopalniach podziemnych w bogatych krajach była prawie w całości zmechanizowana. Proces mechanizacji wydobycia w dużych kopalniach odkrywkowych był powszechny już w połowie XX w. Dynamiczny rozwój górnictwa w minionych sześćdziesięciu latach był spowodowany szybkim postępem technologicznym i naukowym, co warunkowało odkrycie i rozpoczęcie eksploatacji wielu zasobnych złóż surowców. Szybko rosło zapotrzebowanie na surowce mineralne, także pojawiały się możliwości obniżania ich zużycia oraz stosowania substytutów surowców. Dynamicznie rozwijało się też górnictwo tradycyjnych surowców energetycznych. Jeszcze w latach 50. XX w. większość tych surowców pochodziła z krajów lepiej gospodarczo rozwiniętych (Stany Zjednoczone, państwa Europy Zachodniej), później znaczne ilości surowców energetycznych zaczęto wydobywać w dawnym ZSRR i państwach socjalistycznych. Industrializacja tych krajów oraz dążenie do samowystarczalności w gospodarce surowcowej, także znaczny eksport tych surowców wiązał się z rabunkową gospodarką w górnictwie. Poszukiwanie tanich źródeł energii spowodowało przeniesienie górnictwa z krajów silnie rozwiniętych gospodarczo do krajów uboższych, m.in. Indii i Chin, co przyczyniło się do ożywienia gospodarki tych krajów. Druga połowa XX w. i początek XXI w. to okres dynamicznych i największych przeobrażeń litosfery o znacznym zasięgu przestrzennym uwarunkowanych rozwojem górnictwa. Rozpatrując tempo zachodzących zmian, można je porównać do okresu rewolucji przemysłowej, jednak zasięg przestrzenny przeobrażeń litosfery był wtedy znacznie mniejszy niż współcześnie. W drugiej połowie XX w. szybko rosło zapotrzebowanie na różne surowce i substancje mineralne niezbędne do prawidłowego funkcjonowania gospodarek poszczególnych państw. Jednocześnie szybki rozwój nauki i techniki przyczynił się do rozpowszechniania oszczędniejszych technologii oraz miniaturyzacji wyrobów przemysłowych. Wprowadzano nowe metody pozyskiwania surowców z litosfery, także dla niektórych surowców i wytwarzanych z nich produktów zaczęto stosować substytuty. Przyjmuje się, że pod koniec XX w. na wyprodukowanie wyrobów o podobnej wartości użytkowej zużywało się około 40% mniej surowców niż na początku ubiegłego stulecia. Mimo szybkiego postępu naukowego i technicznego w minionych siedemdziesięciu latach wydobycie i przetwórstwo bogactw mineralnych na świecie utrzymuje się na wysokim poziomie.

Charakterystyczną cechą współczesnej gospodarki jest występowanie znacznych dysproporcji między rozwojem technologicznym, warunkującym ograniczanie pozyskiwania i wykorzystywania surowców z litosfery, a nadal znaczną, często rosnącą, wielkością ich wydobycia. Także występują ogromne dysproporcje w rozwoju gospodarczym poszczególnych krajów i regionów na świecie. W najbliższych latach szybki rozwój cywilizacyjny i wzrost liczby ludności na świecie, także ich potrzeb, nie sprzyja ograniczaniu wydobycia bogactw z litosfery. Współcześnie czynnikiem o istotnym znaczeniu w zmniejszeniu wykorzystywania m.in. surowców energetycznych, a tym samym ich wydobycia, jest wzrastająca świadomość ludzi i związane z tym liczne masowe protesty w sprawie zmian klimatu.

Wraz z rozwojem wydobycia surowców mineralnych i ich przetwórstwem rosło zapotrzebowanie na energię. Zapasy drewna szybko kurczyły się, co zmuszało ludzi do poszukiwania innych źródeł energii. Zwrócono uwagę na węgiel kamienny. Historia wydobycia tego surowca jest jednak znacznie starsza i wiąże się z początkiem współczesnej ery. Już wtedy w Chinach kopano węgiel z płytkich złóż i wykorzystywano go w urządzeniach do ogrzewania i warzelniach. Także Indianie, przed przybyciem Kolumba do Ameryki, wykorzystywali węgiel do ogrzewania, podobnie jak Rzymianie w Brytanii. Jednak dopiero od XVI w. wzrosła dynamika rozwoju górnictwa tego surowca, zwłaszcza w Niemczech, Francji i Wielkiej Brytanii, a także w Polsce. Powstały nowe tereny górnicze, m.in. w Nadrenii i Westfalii (Ruhry), w Lotaryngii (Francja), w rejonie Lille (Belgia) i na Górnym Śląsku oraz wystąpił wzrost wydobycia tego surowca. W Anglii, w XVI wieku roczne wydobywano około 40 tys. ton węgla, na początku XVII w. średnio około 800 tys. ton rocznie, a na początku XVIII w. średnie roczne wydobycie wynosiło już 1,4 mln ton. Na terenie Wielkiej Brytanii działało wówczas aż 10 obszarów wydobycia tego surowca. Już w drugiej połowie XVIII w. w wielu krajach Europy górnictwo stało się istotnym czynnikiem antropopresji, który przyczynił się do powstawania specyficznych krajobrazów górniczych nieznanych wcześniej człowiekowi. Wynalezienie maszyny parowo-powietrznej przez Thomasa Newcomena w 1705 r. i zastosowanie jej do odwadniania kopalń przyczyniło się do wzrostu wydobycia węgla. Znacznie później górnictwo węglowe rozwinęło się w Rosji, a w Stanach Zjednoczonych Ameryki dopiero po uzyskaniu niepodległości. W pierwszej połowie XIX w. wydobycie węgla na świecie wzrosło z 15 mln ton w 1800 r. do 89 mln ton w 1855 r. Rosnące zapotrzebowania na ten surowiec, w związku z mechanizacją jego wydobycia oraz rozwojem hutnictwa i transportu kolejowego spowodowało, że w 1870 r. wydobyto na świecie już 200 mln ton, 700 mln w 1900 r., a w 1910 r. już około 1 mld ton węgla. Eksploatowaniu węgla sprzyjało upowszechnienie maszyny parowej, którą wykorzystywano do odwadniania kopalń i napędzania urządzeń wyciągowych. Z pewnych odmian węgla zaczęto wytwarzać też koks, którego światowa produkcja zwiększyła się z 0,75 mln w 1800 r. do 4,5 mln ton w 1850 r. i 41,2 mln ton w 1900 r. Coraz więcej węgla i koksu zużywały huty i elektrownie. W Europie rozwój górnictwa przyczynił się do zajęcia znacznych powierzchni gruntów z apogeum przypadającym pod koniec XIX w., kiedy istniały już duże zagłębia węglowe. Bogactwo to wydobywano w kopalniach podziemnych i odkrywkowych, co mało istotny wpływ na charakter antropogenicznych przeobrażeń powstałych w litosferze i na jej powierzchni. Powstał typowy krajobraz górniczo-przemysłowy z zabudową kopalnianą, hałdami, nieckami z osiadania i zapadliskami terenu, wyrobiskami w powierzchni ziemi, siecią kolejek naziemnych i linowych, osiedlami górniczymi oraz terenami, na których pojawiały się szkody górnicze w zabudowie i infrastrukturze. Występowało znaczne zapylenie powietrza, a na powierzchnię km^2 spadało nawet 55 ton pyłów. Na początku XX w. wydobycie tego surowca nadal rosło, ale wyraźnie spadła dynamika tego procesu (1913 r. − 1216 mln t, 1928 r. − 1251 mln t, 1937 r. − 1310 mln t), gdyż pojawił się nowy konkurent – ropa naftowa. Po II wojnie światowej znów wzrosło wydobycie węgla, w związku z przyśpieszonym rozwojem światowej gospodarki, zwłaszcza w dawnym ZSRR, Chinach, Stanach Zjednoczonych, Australii, także w Polsce. Największe zmiany w litosferze i na jej powierzchni uwarunkowane eksploatacją węgla kamiennego rozpoczęły się po I wojnie światowej, a zwłaszcza od połowy XX w., kiedy to węgiel przez kilka dekad był ważnym surowcem energetycznym na świecie. W 1950 r. wytwarzano z niego dwa razy więcej energii niż z ropy naftowej. Z czasem w Niemczech, Francji, Belgii i Wielkiej Brytanii konkurencja ropy naftowej wymusiła spadek wydobycia węgla oraz stopniowe zamykanie kopalń (Wielka Brytania − lata 60. XX w., Zagłębie Saary − 2012 r., Zagłębie Ruhry − 2018 r.). Światowe wydobycie tego surowca nadal rosło (1980 r. − 2728 mln t, 1990 r. − 3565 mln t, 2007 r. − 5520 mln t, 2013 r. − 7200 mln t). Fluktuacje cen ropy naftowej oraz sytuacje kryzysowe w jej wydobyciu sprawiły, że górnictwo węgla kamiennego nadal odgrywa poważną rolę w gospodarce światowej.

Ciągłość wydobycia węgla kamiennego na świecie od około 200 lat sprawiła, że w wielu obszarach na lądach występują dziś znaczne ubytki mas skalnych w górotworze. Nadal wydobywa się węgiel kamienny w Stanach Zjednoczonych, w północnej, centralnej i południowej częściach Appalachów, w środkowo-wschodniej części kraju oraz w Górach Skalistych (Wyoming, Montana). Sporo węgla wydobywa się także w Rosji (rejon kuźniecki, południowojakucki, peczorski, doniecki), na Ukrainie (rejon doniecki) i w Kazachstanie (rejon karagandyjski i ekibastuski). W Chinach eksploatację węgla kamiennego prowadzi się we wschodniej i północno-wschodniej części kraju, w Indiach w prowincjach Bihar i Bengalia Zachodnia. Znaczne przeobrażenia litosfery spowodowane eksploatacją tego surowca występują też w Republice Południowej Afryki (prowincje Transval i Natal) i Australii (Nowa Południowa Walia). Węgiel kamienny eksploatuje się także w Polsce, Czechach, Kanadzie, Korei Południowej i Japonii. Przestrzenne zróżnicowanie większych obszarów wydobycia węgla kamiennego na świecie i związanych z tą działalnością zmian w litosferze oraz na jej powierzchni przedstawiono na rycinie 12.

Współcześnie ważnym surowcem energetycznym na świecie jest węgiel brunatny, choć jego wydobycie ma stosunkowo krótką historię. Wprawdzie wykorzystywano go już w XVIII w. do wytwarzania ciepła, ale przemysłowa kariera węgla brunatnego rozpoczęła się dopiero w pierwszej połowie XIX w. Wtedy to zaczęły powstawać pierwsze podziemne i odkrywkowe kopalnie tego surowca. W porównaniu do węgla kamiennego jest od niego mniej kaloryczny, uwodniony, także bardziej kruchy i w związku z tym jego transport na większe odległości jest nieopłacalny. Spalany jest głównie w elektrowniach zlokalizowanych w pobliżu miejsc wydobycia lub przerabiany na brykiety o większej kaloryczności. Większość złóż tego surowca występuje blisko powierzchni ziemi, jest łatwa w eksploatacji, zwykle metodą odkrywkową, a koszty wydobycia są stosunkowo małe. Tylko nieliczne kopalnie, np. w Zagłębiu Moskiewskim, a w Polsce w Sieniawie (województwo lubuskie) stanowią obiekty głębinowe. Wytwarzana z węgla brunatnego energia elektryczna i cieplna jest stosunkowo tania i dzięki temu surowiec ten może dziś konkurować z węglem kamiennym. Od początku XX w. na świecie występuje rosnąca tendencja wydobycia tego surowca. W 1900 r. wydobyto zaledwie 68 mln ton węgla brunatnego, w połowie XX w. 385 mln ton, a obecnie rocznie wydobywa się około 1 mld ton tego surowca, głównie w Europie. Eksploatuje się go przede wszystkim w Niemczech (rejon Akwizgranu, Lipska oraz Łużyce), w Grecji (rejon Macedonii), w Polsce (rejon Bełchatowa, Konina, Koła i Turka oraz Turoszowa), w Czechach (Zagłębie Mosteckie) oraz w Rosji (rejony Irkucka i Czelabińska). Węgiel brunatny wydobywa się też w Stanach Zjednoczonych, Australii, Turcji i Chinach. Wydobycie węgla brunatnego metodą odkrywkową powoduje rozległe przeobrażenia powierzchni litosfery, a powstałe wyrobiska to jedne z największych form antropogenicznych związanych z rozwojem górnictwa na świecie (fot. 4).

Ryc. 12. Obszary przeobrażenia litosfery w związku z górnictwem węgla na świecie

Fot. 4. Wyrobisko kopalni węgla brunatnego i elektrownia „Bełchatów”

Do połowy XIX w. wydobycie ropy naftowej odbywało się za pomocą kopania studni lub surowiec ten pozyskiwano z miejsc, gdzie występował naturalny wypływ tej substancji. Już w czasach przedhistorycznych ropę naftową wykorzystywano na Bliskim Wschodzie, m.in. w dorzeczu Eufratu i Tygrysa do uszczelniania kadłubów statków i spajania skał w budownictwie oraz balsamowania ciał. Podobnie ropę naftową wykorzystywali Indianie, a Babilończycy stosowali ją do uszczelniania dachów domów. Prawdopodobnie destylację tej substancji znali już około 1000 r. Arabowie. W połowie XVIII w. ropa naftowa była znana mieszkańcom Pensylwanii, a do połowy XIX w. stosowano ją jako smar do kół wozów. Przemysłowa kariera ropy naftowej rozpoczęła się w latach 50. XIX w. po dokonaniu przez Ignacego Łukasiewicza jej destylacji w 1852 r. oraz uruchomieniu w 1854 r. pierwszej na świecie kopalni tego surowca w Bóbrce. W Stanach Zjednoczonych pierwszy szyb wydobywczy ropy uruchomiono w Drake w Pensylwanii w 1859 r. Początkowo wydobywano ropę naftową za pomocą drążenia sztolni. Jednak szybko okazało się, że jest ona lżejsza od otaczających je skał i często znajduje się pod dużym ciśnieniem. Po dowierceniu się do złoża zwykle występuje samoczynny wypływ ropy na powierzchnię ziemi. Stanowi ona ciekłą kopalną mieszaninę węglowodorów. W latach 60. XIX w. najwięcej ropy naftowej eksploatowano w Stanach Zjednoczonych i w Austro-Węgrzech (Galicji), gdzie wykorzystywano ją m.in. do produkcji nafty i smarów oraz jako źródło światła w lampach naftowych. W 1870 r. światowe wydobycie ropy naftowej wyniosło około 800 tys. ton. Towarzyszący jej gaz ziemny wypuszczano do atmosfery lub spalano. W minionych 150 latach dynamika światowego wydobycia ropy naftowej była zróżnicowana, ale cały czas rosła (1913 r. − 54 mln t, 1938 r. − 273 mln t, 1950 r. − 523 mln t, 1970 r. − 2282 mln t, 1990 r. − 3005 mln t, 2010 r. − 4130 mln t, 2018 r. − 4474 mln t). Zmieniał się także zasięg przestrzenny obszarów eksploatacji tego surowca. W 1901 r. Amerykanie rozpoczęli wydobycie ropy naftowej nad Zatoką Meksykańską. Był to wówczas największy roponośny obszar na świecie o wydobyciu 100 tysięcy baryłek dziennie. Na początku XX w. ropę zaczęto eksploatować także w innych rejonach Stanów Zjednoczonych oraz w Rosji i w Meksyku w związku z wprowadzeniem do gospodarki silników spalinowych. Przemysłowe zainteresowanie ropą naftową na Bliskim Wschodzie rozpoczęło się dopiero na początku XX w. (Iran, Arabia Saudyjska). Rejon ten zaczął odgrywać ważną rolę jako obszar roponośny dopiero po II wojnie światowej. Współcześnie jest to największy na świecie obszar eksploatacji tej substancji. W XX w. bardzo szybko rosło wydobycie ropy także w Wenezueli (25% zasobów światowych), jednak w 2019 r. wystąpił tam kryzys polityczno-gospodarczy i wstrzymano wydobycie tego surowca. Ropę naftową wydobywano również m.in. w Rumunii, Rosji i Kanadzie. Pod koniec lat 40. XX w. odkryto olbrzymie złoża ropy naftowej na Bliskim Wschodzie. Zaczęły powstawać pola naftowe w Arabii Saudyjskiej i Kuwejcie, a także zwiększyło się wydobycie ropy naftowej w rejonie Maracaibo (Wenezuela). W latach 50. ubiegłego wieku głównym obszarem wydobycia tego surowca były wybrzeża Morza Karaibskiego i Zatoki Meksykańskiej (70% wydobycia światowego). Pod koniec tego okresu odkryto ogromne złoża i rozpoczęto eksploatację ropy naftowej w rejonie Wołżańsko-Uralskim. W latach 1950−1960 udział wydobycia ropy na Bliskim Wschodzie, w globalnej produkcji wzrósł z 10% do 25%, a w 1970 r. do 30%). Wówczas ropa naftowa zaczęła wypierać węgiel kamienny, gdyż jej wartość energetyczna jest wyższa od węgla, silniki spalinowe mają znacznie wyższą sprawność i moc oraz mniejszą masę niż stosowane dotychczas maszyny parowe. Ponadto coraz więcej ropy zużywał przemysł petrochemiczny. Od tego czasu do dziś wydobycie ropy naftowej rośnie szybciej niż wydobycie węgla. W latach 60. i 70. XX w. odkryto i rozpoczęto eksploatację wielu nowych złóż ropy naftowej (Syberia, północne Chiny, rejon Zatoki Perskiej i Zatoki Gwinejskiej, północna Afryka, Alaska, Peru, Ekwador, Kanada, Indonezja), co przyczyniło się do wzrostu liczby obszarów, w których zachodziły znaczne antropogeniczne zmiany w litosferze na skutek tej działalności. Szczególnie dynamicznie rosło wydobycie ropy naftowej w dawnym ZSRR, gdzie prowadzono często rabunkową gospodarkę złożami. W latach 1970−1985 udział tego kraju w eksploatacji ropy w skali świata wzrósł z 15% do 22%. Głównym rejonem wydobycia była Syberia Zachodnia (Tiumeń), gdzie pozyskiwano aż 70% tego surowca, a ponadto w Azerbejdżanie (Baku), Kazachstanie i na Morzu Kaspijskim. Dynamicznie rozwijało się też górnictwo morskie. Pierwsze wielkie platformy wiertnicze eksploatujące ropę z głębokości nawet 5000 m powstały m.in. wokół Zatoki Meksykańskiej, później w rejonie Baku, w zatokach: Perskiej i Gwinejskiej, a także na Morzu Północnym, gdzie eksploatację tego surowca prowadzą do dziś Norwegia i Wielka Brytania. Z różnych danych szacunkowych wynika, że od 1859 r., kiedy to zaczęto eksploatować ropę naftową na skalę przemysłową, do 2005 r. z litosfery wydobyto około 145,5 mld ton tego bogactwa. Przyjmując uproszczone założenie, że 1 tona ropy naftowej ma objętość 1,1 m^3, ustalono, że powstałe po eksploatacji tego surowca pustki w górotworze mają objętość około 144 mld m^3 (ryc. 13).

Ważnym bogactwem litosfery o znaczeniu energetycznym i chemicznym jest gaz ziemny. Występuje w sąsiedztwie ropy naftowej tzw. gaz mokry oraz w złożach samoistnych tzw. gaz suchy. Stanowi mieszaniną różnych węglowodorów, z przewagą metanu (50−97%). Do połowy XX w. bogactwo to nie odgrywało istotnego znaczenia w gospodarce światowej. Jedynie Stany Zjednoczone wydobywały i wykorzystywały większe ilości gazu ziemnego (178 mld m^3; 95% światowego wydobycia). Dopiero w latach 50. XX w. możliwości szerszego zastosowania gazu w elektrowniach i zakładach chemicznych spowodowały wzrost jego wydobycia. Stosunkowo niskie koszty eksploatacji i transportu gazociągami nawet na duże odległości oraz niewielka emisja zanieczyszczeń podczas spalania warunkowały szersze zastosowanie gazu w gospodarce. W latach 1950−1960 jego wydobycie

Przypisy

[1] W dalszej części książki termin środowisko jest tożsamy ze środowiskiem przyrodniczym, w innym przypadku będzie stosowana pełna nazwa, np. środowisko geograficzne. W naukach geograficznych stosuje się różne pojęcia o znaczeniu mniej lub bardziej zbliżonym do środowiska przyrodniczego, często będące też synonimami tego terminu. Opisując przestrzeń przy powierzchni Ziemi, używa się określeń: powłoka krajobrazowa (Kaleśnik), geosfera (Armand), epigeosfera (Kondracki, Richling), powłoka ziemska (Flis) oraz geosystem (Richling, Solon). Klasycy geografii opisując środowisko, posługiwali się prostymi pojęciami: Ziemia (Ritter), przyroda ziemska (Humboldt) oraz powierzchnia ziemska (Richthofen).