Глобальный экологический кризис и его проявление. Биогеоценоз

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глобальный экологический кризис и его проявление

Антропогенное воздействие человека на окружающую среду ведет к негативным для нее последствиям. Негативные экологические последствия не являются неизбежным результатом научно - технического прогресса. Они обусловлены ошибками, совершаемыми в технической и экологической политике, недостатком экологических знаний, неумением оценить последствия определенных технических и экономических решений.

Экосфера - единая система, являющаяся результатом эволюции взаимоотношений между обществом и природой, между техносферой и биосферой. Именно в экосфере сосредоточены все современные глобальные экологические проблемы и коллизии.

Экологический кризис - особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание.

Кризис может быть: глобальным (то есть имеющим планетарный масштаб) и локальным (ограничивающийся определенной территорией).

В настоящее время глобальный экологический кризис имеет следующие проявления:

Продовольственная и демографическая проблемы

Для XX столетия характерны значительные демографические изменения. Численность населения выросла с 1 млрд 630 млн почти до 6 млрд человек. За три предшествующих века (1600-1900 годы) численность населения увеличилась лишь в 3 раза, а за один прошедший - почти в 4 раза. Причем одновременно в развитых странах отмечается снижение рождаемости и изменения числа молодых людей в демографической структуре этих стран.

Но, для того, чтобы с увеличением населения повышался уровень жизни людей, сохранялась чистой природная и окружающая среда, необходимо сочетание роста населения с экономическим и культурным подъемом. Однако все возрастающая численность ставит перед обществом и природой значительные проблемы.

Зависимость существования человека от окружающей среды наиболее остро ощущается в связи с нехваткой продовольствия. Население земли, насчитывая свыше 5 млрд человек , увеличивается примерно на 1 млн каждую неделю. При этом в мире имеется около половины миллиарда голодаюших, а десятки миллионов ежегодно умирают от голода.

Поиск решения продовольственной проблемы осуществляется по многим направлениям. Однако важнейшим является интенсификация сельскохозяйственного производства: механизация, мелиорация, применение минеральных удобрений, химических средств защиты растений, регуляторов роста растений, кормовых добавок.

Однако, все перечисленные методы ведут к увеличению антропогенной нагрузки на окружающую среду, изменению естественного круговорота веществ в биосфере, изменению генетической структуры сельскохозяйственных растений и животных, росту их заболеваемости и, в конечном итоге, не решает проблемы.

Опустынивание и его экологические последствия

Состояние земли характеризуется температурой, влажностью, физической структурой и химическим составом. Деятельность человека и функционирование живых объектов могут в значительной степени изменять состояние земель. Основные факторы воздействия на землю, обедняющие почву, а в конечном итоге приводящих к опустыниванию, следующие:

Безвозвратное или временное изъятие из сельскохозяйственной деятельности;

Механическое воздействие;

Добавка химических веществ;

Осушение;

Орошение;

Вырубка леса;

Мелиорация;

Рекультивация.

В связи с этим, даже применение новых технологий в народном хозяйстве, направленных на интенсификацию урожаев, должно учитывать условия, необходимые для сохранения почвенных микроорганизмов.

Распространенное явление представляет собой эрозия почв, которая может быть естественной и возникать в результате хозяйственной деятельности. В настоящее время в России, вследствие отсутствия эффективного правового механизма землепользования, ничто не способствует предотвращению эрозии почв.

Плодородие почв имеет пределы. Интенсификация сельскохозяйственного производства в конечном итоге также ведет к истощению почв и утрате плодородия.

Обезлесение и его экологические последствия

В доисторические времена лесом было покрыто около 70 процентов суши. Лес значительно пострадал еще в период древних цивилизаций. Оголение горных склонов Ливана началось 5000 лет назад, когда по приказу царя Соломона 80000 египетских дровосеков вырубили для строительства дворца и храмов рощи ливанских кедров на значительной территории. На большей части территории Китая и Индии леса были почти полностью вырублены уже в прошлом тысячелетии.

Уничтожение лесов прежде всего нарушает водный режим планеты. Мелеют реки, их дно покрывается илом, что приводит, в свою очеред, к уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыб. Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве. Талая вода, а дождевые потоки смывают, а ветры, не сдерживаемые лесной преградой, выветривают верхний почвенный слой. В результате возникает эрозия почвы. Древесина, ветви, кора, подстилка аккумулируют минеральные элементы питания растений. Уничтожение лесов ведет к вымыванию этих элементов из почв и, следовательно, падению ее плодородия. С вырубкой лесов гибнут населяющие их птицы, звери, насекомые. В результате беспрепятственно размножаются вредители сельскохозяйственных культур. Лес очищает воздух от ядовитых загрязнений, в частности, он задерживает радиоактивные осадки и препятствует их дальнейшему распространению, то есть вырубка лесов устраняет важный компонент самоочищения воздуха. Наконец, уничтожение лесов на склонах гор является существенной причиной образований оврагов и селевых потоков.

Благодаря нерациональному землепользованию человечество потеряло вследствие эрозии почв обширные территории, ставшие практически непригодными для земледелия.

«Парниковый эффект» и глобальное потепление климата

Человеческая деятельность оказывает заметное влияние на глобальный климат, так как в результате сжигания ископаемого топлива, изменений в землепользовании и сельском хозяйстве в атмосферу выделяются парниковые газы.

Когда ледники отступают, пустыни наступают, коралловые рифы обесцвечиваются, уровень моря повышается, а наводнения и засухи усиливаются, напрашивается вывод, что появились первые признаки глобального потепления.

В последние годы ведущие эксперты мира предупреждают, что глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, может оказаться более значительным, чем считалось ранее. Очевидная тенденция в Европе к более частой суровой погоде и мокрым зимам, перемежаемым крайне сильными ливнями, совпадают с явлениями, которых эксперты ожидают от глобального потепления. Сильные бури, повлекшие человеческие жертвы, пронеслись во Франции, в Британии, Ирландии.

Колебания и изменения климата оказывают существенное влияние на человеческую деятельность, особенно на производство продовольствия, на сельское и лесное хозяйства. При потеплении в засушливых районах возможно увеличение биологической продуктивности. Возможно также существенное перераспределение водных ресурсов.

В 1997 году был принят Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны должны сократить выбросы в атмосферу парниковых газов. Многие страны показывают сокращение выбросов, засчитывая естественное поглощение углерода зрелыми лесами и почвами как результат их собственных усилий.

Разрушение озонового слоя и его экологические последствия

Одной из глобальных проблем является разрушение озонового слоя Земли. Слой озона защищает поверхность Земли (и все живое на Земле) от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Поглощая это излучение, озон существенно влияет на распределение температуры в верхней атмосфере. Наиболее заметное влияние на озонный слой могут оказать некоторые вещества, это прежде всего хлорфторметаны (фреоны), выделяющиеся при работе холодильных установок и используемые в качестве растворителей в промышленности. Кроме того, разрушению озона могут способствовать попадание в озоносферу закиси азота, выделяющийся при использовании минеральных удобрений, а также непосредственные выбросы различных веществ в стратосферу при полетах сверхвысотных самолетов.

По существующим современным оценкам, общее содержание озона в ближайшие годы изменится незначительно, однако на высоте 40км оно сильно уменьшится (на 40%), а на высоте 10км увеличится (на 25%).

Общее уменьшение содержания озона в атмосфере приведет к усилению прохождения ультрафиолетового излучения Солнца к земной поверхности. Это может способствовать повышению вероятности возникновения рака кожи у людей, повлиять на продукцию сельского хозяйства.

Перераспределение концентрации озона по высоте приведет к перераспределению температуры в стратосфере, что может сказаться на климате Земли.

Дефицит природных ресурсов

Под природными ресурсами следует понимать тела и силы природы, которые используются или могут быть использованы людьми. Понятие рациональное использование природных ресурсов подразумевает:

- обеспечение охраны природных ресурсов;

- восстановление использованных ресурсов с целью сохранения равновесия в природных экосистемах.

Существуют следующие природные ресурсы: неисчерпаемые: солнечная энергия, энергия морских приливов и волн, энергия ветра, энергия земных недр, атмосферный воздух, вода. Исчерпаемые: животный мир, растительный мир, плодородие почв, полезные ископаемые.

Принципиальным вопросом является вопрос о степени возможности замены природных ресурсов искусственно созданными средствами производства.

Возможности такой замены небезграничны, целый ряд функций экологических систем вообще могут быть заменены.

Например, ландшафты, редкие виды растений и животных, озоновый слой и т.д. Критический природный капитал необходимо сохранять при любых вариантах экономического развития.

Остальная часть природного капитала может быть заменена искусственным. Это касается возобновимых природных ресурсов (замена нефти, газа, угля на солнечную энергию и т.д.).

Как уже говорилось, катастрофой грозит и исчезновение многих видов растений и животных. Основу любого биогеоценоза составляют зеленые растения (продуценты), которые создают биомассу, используя солнечную энергию. Это значит, что ценность природных ресурсов не должна рассматриваться как их простоя сумма.

Необходимо учитывать биологический круговорот веществ и энергии, который определяет экологическое равновесие. [5]

Дефицит пресной воды

В последние годы проблема ресурсов пресной воды претерпела резкое изменение: в странах, богатых источниками воды, появляются признаки водного дефицита. Налицо картина напряженности водного баланса в общепланетарном масштабе.

«Обезвоживание» Земли объясняется лавинообразным ростом антропогенного загрязнения водостоков и водоемов.

Вода многими специалистами - экологами оносится к наиболее уязвимым компонентам природы. В промышленности и быту используются преимущественно речные, подземные и озерные воды. Этих вод, как показывает практика, не хватает для хозяйственно-бытовых целей, что вызывает необходимость привлечения иных источников. Так, например, с помощью гелеустановок опресняются солоноватые подземные воды Калмыкии. Этот же метод употребляется в Краснодарском крае, на юге Волгоградской области. Следует учитывать, что пресная вода по территории земной суши распределяется крайне неравномерно. При этом общемировое потребление воды на хозяйственные нужды составляет примерно 9% суммарного стока рек. Однако нехватку пресной воды вызывает не так называемое прямое водопотребление, а загрязнение вод продуктами деятельности человека, или «качественное их истощение».

За последние десятилетия все большую часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки, или загрязненные воды. К особенно опасным загрязнителям вод относятся нефтепродукты, удобрения, ядохимикаты. При этом нефтепродукты нередко выделяются как основной загрязнитель вод.

Загрязнение Мирового океана и пресноводных водоемов

Мировой океан в значительной степени влияет на стабилизацию природных условий на поверхности земли. Это обусловлено его массой и значительностью занимаемой площади. Мировой океан занимает 75% поверхности Земли. В океанической воде находятся растворенные газы, которые образуются при обмене газами с земной атмосферой. В океане также растворены сероводород, аргон, метан. Вода является мощным поглотителем солнечной энергии. Океан является накопителем солнечной энергии из-за особой теплоемкости воды.

«Обезвоживание» Земли объясняется лавинообразным ростом антропогенного загрязнения водостоков и водоемов. За последние десятилетия все большую часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки, или загрязненные воды. К особенно опасным загрязнителям вод относятся нефтепродукты, удобрения, ядохимикаты. При этом нефтепродукты нередко выделяются как основной загрязнитель вод. Наиболее характерным признаком загрязнения водоемов являются сине-зеленые водоросли, которыми они в таких случаях зарастают. В результате этого происходят массовые заморы рыбы, водоемы теряют способность к самоочищению. Большинство рек России очень загрязнены. Моря в значительной степени загрязняются канализационными стоками, нефтепродуктами, радиоактивными веществами. Это приводит к падению биологической продуктивности океанов и морей.

В настоящее время существует множество способов защиты гидроресурсов от загрязнения. На первом месте до сих пор остаются очистные сооружения, на которых могут применяться и применяются механические, химические, физические и биологические способы очистки сточных вод.

Сокращение биологического разнообразия и его экологические последствия

Негативные антропогенные воздействия на популяции организмов приводят в конечном счете, к изменению их численности, а значит изменению численности и исчезновению видов. Деятельность человека изменяет структуру земной поверхности, отчуждая под сельскохозяйственные угодья, строительство населенных пунктов, коммуникаций, водохранилищ территорию, занимаемую природными биогеоценозами. К настоящему времени указанным образом преобразовано около 20% суши.

Считая с 1600 года человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В настоящее время около 600 видов позвоночных животных находятся на грани полного истребления. К ним относятся киты, австралийские сумчатые (кенгуру), крокодилы, бегемоты, носороги, ряд крупных хищников. К числу отрицательных влияний относится нерегулируемый промысел рыбы, млекопитающих, беспозвоночных, водорослей, изменение химического состава вод, воздуха, почвы в результате сброса отходов промышленности, транспорта и сельскохозяйственного производства.

При продолжении хищнических действий со стороны человека многие виды могут исчезнуть с лица земли. Оскудение животного и растительного мира носит глобальный характер.

Правительство РФ при помощи Всемирного Банка, действующего в качестве Исполнительного Агентства Глобального Экономического Фонда (ГЭФ), реализует Проект Сохранения Биоразнообразия, направленный на совершенствование системы сохранения разнообразия живой природы и содействие выполнению обязательств России по конвенции о биологическом разнообразии.

Проблема радиоактивных отходов

В результате деятельности человека образуется несколько сотен видов отходов, а используется несколько «классических видов»: металл, пластмассы, бумага стекло и т.п. Важное место в проблеме отходов занимают радиоактивные отходы.

Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы (РАО) - это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в страну запрещен. [2]

Изначально считалось, что достаточной мерой является рассеяние радиоактивных изотопов в окружающей среде, как и в других отраслях промышленности. На предприятии "Маяк" в первые годы работы все радиоактивные отходы сбрасывались в близлежащие водоёмы. В следствие чего загрязнёнными оказались теченский каскад водоёмов и сама река Теча.

Позже выяснилось, что за счёт естественных природных и биологических процессов радиоактивные изотопы концентрируются в тех или иных подсистемах биосферы (в основном в животных, в их органах и тканях), что повышает риски облучения населения (за счёт перемещения больших концентраций радиоактивных элементов и возможного их попадания с пищей в организм человека). Поэтому отношение к радиоактивным отходам было изменено.

На данный момент сформирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения.

Трансграничный перенос и кислотные дожди

Одной из важнейших (глобальных) проблем является дальний перенос в атмосфере различных загрязняющих веществ. Впервые проблема дальнего переноса возникла в связи с распространением на большие расстояния радиоактивных веществ. В настоящее время наблюдается перенос в атмосфере на большие расстояния многих загрязняющих веществ и продуктов их превращения.

Первоочередное внимание должно быть уделено распространению на большие расстояния веществ, обладающих высокой токсичностью, таких, как двуокись серы и продукты ее превращений, окислы азота и продукты их превращений, а также тяжелые металлы (и в особенности ртуть), пестициды и радиоактивные вещества.

Вымывание двуокиси серы и окислов азота ведет к образованию серной и азотной кислот и выпадению кислотных дождей. Это уже привело к общему закислению природной среды на огромных территориях и существенным экологическим изменениям. Образующиеся кислоты и продукты и их превращений содержатся в осадках, поверхностных водах, почве и отрицательно влияют на экосистемы. Кроме того, разрушающему воздействию кислот подвергаются различные конструкции, здания, уникальные памятники старины. И, самое главное, эти вещества влияют на здоровье людей.

В зависимости от дозы, времени и характера воздействия химических загрязнений в организме человека развиваются острые или хронические отравления, а также имеют место отдаленные болезнетворные патологические процессы. [4] По оценкам экспертов загрязнение атмосферного воздуха сокращает продолжительность жизни в среднем на 3-5 лет.

Биогеоценоз: структура, свойства, примеры

Биогеоценоз (от био..., гео... и греч. koinуs - общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым компонентам Б. относятся автотрофные организмы (фотосинтезирующие зелёные растения и хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие бактерии, вирусы), к косным - приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водоминеральными ресурсами и отчасти кора выветривания (в случае водного Б. - вода). В каждом Б. сохраняется как однородность (гомогенная или чаще мозаичногомогенная) состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в Б. играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания передаются всем гетеротрофным организмам. Зелёные растения через процессы фотосинтеза, дыхания поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а через транспирацию участвуют в круговороте воды. В результате отмирания организмов или их частей происходит биогенная миграция и перераспределение в почве элементов питания (N, P, К, Ca и др.). Наконец, зелёные растения прямо или косвенно определяют состав и пространственное размещение в Б. животных и микроорганизмов. Роль в Б. хемотрофных микроорганизмов менее значительна. Гетеротрофы по специфике своей деятельности в Б. могут быть разделены на потребителей, трансформирующих и отчасти разлагающих органические вещества живых организмов, и разрушителей, или деструкторов (грибы, бактерии), разлагающих сложные органические вещества в отмерших организмах или их частях до простых минеральных соединений. При всех превращениях происходят потеря первоначально накопленной энергии и рассеяние её в окружающем пространстве в форме тепла. В функционировании Б. велика роль почвенных животных - сапрофагов, питающихся органическими остатками отмерших растений, и почвенных микроорганизмов (грибов, бактерий), разлагающих и минерализующих эти остатки. От их деятельности в значительной мере зависят структура почвы, образование гумуса, содержание в почве азота, превращение ряда минеральных веществ и многие другие свойства почвы. Без гетеротрофов невозможно было бы ни завершение биологического круговорота веществ, ни существование автотрофов, ни самого Б. Косные компоненты Б. служат источником энергии и первичных материалов (газов, воды, минеральных веществ). Материально-энергетический обмен между компонентами Б. показан на помещенной ниже схеме Б. (по А. А. Молчанову; приход и расход энергии выражены в ккал на 1 га).

Переход одного Б. в другой в пространстве или во времени сопровождается сменой состояний и свойств всех его компонентов и, следовательно, сменой характера биогеоценотического метаболизма. Границы Б. могут быть прослежены на многих из его компонентов, но чаще они совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов). Толща Б. не бывает однородной ни по составу и состоянию его компонентов, ни по условиям и результатам их биогеоценотической деятельности. Она дифференцируется на надземную, подземную, подводную части, которые в свою очередь делятся на элементарные вертикальные структуры - био-геогоризонты, очень специфичные по составу, структуре и состоянию живых и косных компонентов. Для обозначения горизонтальной неоднородности, или мозаичности, Б. введено понятие биогеоценотических парцелл (см. рис.). Как и Б. в целом, это понятие комплексное, т.к. в состав парцеллы на правах участников обмена веществ и энергии входят растительность, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера.

Биогеоценоз - динамичная система. Он непрерывно изменяется и развивается в результате внутренних противоречивых тенденций его компонентов. Изменения Б. могут быть кратковременными, обусловливающими легко обратимые реакции компонентов Б. (суточные, погодные, сезонные), и глубокими, ведущими к необратимым сменам в состоянии, структуре и общем метаболизме Б. и знаменующими смену (сукцессию) одного Б. другим. Они могут быть медленными и быстрыми; последние часто происходят под влиянием внезапных перемен в результате стихийных причин или хозяйственной деятельности человека (не только преобразующего и разрушающего природные Б, но и создающего новые, культурные Б.). Наряду с динамичностью, Б. присуща и устойчивость во времени, которая обусловлена тем, что современные природные Б. - результат длительной и глубокой адаптации живых компонентов друг к другу и к компонентам косной среды. Поэтому Б., выведенные из устойчивого состояния той или иной причиной, после её устранения могут восстанавливаться в форме, близкой к исходной. Б., близкие по составу и структуре компонентов, по метаболизму и направлению развития, относят к одному типу Б., который является основной единицей биогеоценологической классификации. Совокупность Б. всей Земли образует биогеоценотический покров, или биогеосферу. Изучение Б. и биогеосферы составляет задачу науки - биогеоценологии.

Понятие Б. введено В.Н. Сукачевым (1940), что явилось логическим развитием идей русских учёных В.В. Докучаева, Г.Ф. Морозова, Г.Н. Высоцкого и др. о связях живых и косных тел природы и идей В.И. Вернадского о планетарной роли живых организмов. Б. в понимании В.Н. Сукачева близко к экосистеме в толковании английского фитоценолога А. Тенсли, но отличается определённостью своего объёма. Б. - элементарная ячейка биогеосферы, понимаемая в границах конкретных растительных сообществ, тогда как экосистема - понятие безразмерное и может охватывать пространство любой протяжённости - от капли прудовой воды до биосферы в целом.

Популяция

опустынивание биогеоценоз популяция

Популяция (populus - от лат. народ. население) - одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является первой надорганизменной биологической системой. С экологических позиций четкого определения определение популяции еще не выработано. Наибольшее признание получила трактовка С.С. Шварца, популяция - группировка особей, которая является формой существования вида и способна самостоятельно развиваться неопределенно долгое время.

Основным свойством популяций, как и других биологических систем является то, что они находятся в беспрерывном движении, постоянно изменяются. Это отражается на всех параметрах: продуктивности, устойчивости, структуре, распределении в пространстве. Популяциям присущи конкретные генетические и экологические признаки, отражающие способность систем поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях: рост, развитие, устойчивость. Наука, объединяющая генетические, экологические и эволюционные подходы к изучению популяций, известна как популяционная биология.

Типы популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной пло-щади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией.

Основные характеристики популяций. Численность и плотность - основные параметры популяции. Численность - общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность - количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности.

Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.

Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость - это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная - то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).

Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.

Различают три типа смертности:

- одинаковый на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;

- повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб - 1-2% мальков, у насекомых - менее 0,5% личинок);

- высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах.

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.

В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения, особенно у мелких животных (саранча, 28-точечная картофельная коровка, колорадский жук, грызуны, вороны, воробьи; из растений - амброзия, борщевик Сосновского в северной республике Коми, одуванчик, прилипало гималайское, отчасти - дуб монгольский). Нередко растущими становятся популяции крупных животных в условиях заповедного режима (лоси в Магаданском заповеднике, на Аляске, олень пятнистый в Уссурийском заповеднике, слоны в национальном парке Кении) или интродукции (лось в Ленинградской области, ондатра в Восточной Европе, домашние кошки в отдельных семьях). При переуплотнении у растений (обычно совпадает с началом сомкнутости покрова, кронового полога) начинается дифференциация особей по размерам и жизненному состоянию, самоизреживание популяций, а у животных (обычно совпадает с достижением половой зрелости молодняка) начинается миграция на сопредельные свободные участки.

Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. Чаще всего неумеренно растущими бывают популяции нежелательных видов, сокращающимися - редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.

Редуценты и их роль в круговороте вещества

Редуценты (от лат. reducens, родительный падеж reducentis - возвращающий, восстанавливающий), организмы (сапрофиты), минерализующие мёртвое органическое вещество, т. е. разлагающие его до более или менее простых неорганических соединений; подавляющее большинство Р. - микроорганизмы, обитающие в почве, воде. Р. относятся к консументам (консументы (от лат. Consume - потребляю), организмы, являющиеся в пищевой цепи потребителями органического вещества, т. е. все гетеротрофные организмы).

Экологическая роль - редуценты возвращают минеральные соли в почву и воду, делая их доступными для продуцентов-автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Поэтому экосистемы не могут обходиться без редуцентов (в отличие от консументов, которые, вероятно, отсутствовали в экосистемах в течение первых 2 млрд лет эволюции, когда экосистемы состояли из одних прокариот).

Исследованиями Н.И. Базилевич и др. (1993) [источник не указан 967 дней] установлено, что в наземных экосистемах различают две группы факторов, регулирующих деструкционные процессы, играющие весьма существенную роль в биологическом круговороте.

Это, прежде всего, абиотические факторы - выщелачивание растворимых соединений, фотохимическое окисление органического вещества и реакции его механического разрушения вследствие замерзания-оттаивания.

Эти факторы наиболее проявляются в надземных ярусах экосистем, а биотические факторы - в почвенном. Абиотические факторы деструкции характерны для аридных и семиаридных ландшафтов (пустыни, степи, саванны), а также для континентальных высокогорий и полярных ландшафтов.

Биотические факторы деструкции - это в первую очередь сапротрофные организмы (беспозвоночные и позвоночные животные, микроорганизмы), населяющие почву и подстилку, причём ведущим фактором в наземных ландшафтах служит главным образом почвенная микрофлора.

Загрязнение окружающей среды: основные понятия и общая характеристика

Загрязнение окружающей среды - это нежелательное изменение ее свойств, которое приводит или может привести к вредному воздействию на природные комплексы планеты и к угрозе здоровью человека.

И хотя загрязнение окружающей среды может произойти в результате стихийных природных явлений, большая часть их происходит в результате хозяйственной деятельности человека.



Основными видами загрязнения являются:

- химическое (попадание в окружающую среду химических веществ и соединений);

- радиоактивное (заражение окружающей среды радиоактивными элементами);

- тепловое (выброс тепла);

- шумовое (повышенный уровень шума);

- биологическое (попадание в окружающую среду болезнетворных микроорганизмов).

Загрязнение почвенного покрова может происходить в результате безграмотного ведения сельского хозяйства, нарушения земель, в процессе строительства и горных выработок, попадания в нее ядохимикатов и соединений тяжелых металлов. В результате возникают малопродуктивные и непродуктивные земли, так называемые «бедленд» (дурные земли).

Загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса сточных вод в реки и моря. Их общий объем достигает 1 тыс. куб. км в год. Наиболее загрязнены такие реки, как Рейн, Сена, Дунай, Тибр, Миссисипи, Волга, Днепр, Нил, Ганг.

Растет загрязнение Мирового океана, в который попадает до 100 млн. т. отходов, особенно страдает океан от нефтяного загрязнения. По некоторым подсчетам, ежегодно в океан попадает от 4 до 16 млн. т. нефти.

Наиболее загрязнены Средиземное, Северное, Балтийское, Черное, Японское и Карибское моря.

Атмосфера загрязняется, прежде всего, в результате сгорания минерального топлива. Главные загрязнители атмосферы - окислы углерода, серы, азота. С выбросами сернистого газа в атмосферу связанно образование кислотных дождей, которые наносят большой вред растительному и животному миру, разрушают сооружения, отрицательно сказываются на здоровье людей.

В настоящее время загрязнение окружающей среды достигло такого размера, что необходимо принимать срочные меры.

Необходимо строительство очистных сооружений, применение малосернистого топлива, переработка мусора, рекультивация земель, применение «чистых» технологий и оборотных систем водоснабжения.

Пестициды и удобрения как загрязнители почвы

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства - 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами районами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше (Лосев и др., 1993). Мировое производство пестицидов постоянно растет.

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов, наряду с некоторым увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие и т. д.

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганичесте соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, а в более высоких концентрациях обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них - ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в его применения, но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за переноса загрязняющих веществ ветром или поверхностным стоком воды.

Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (орнитофауны). Особенно страдают популяции певчих и перелетных дроздов, жаворонков и других воробьиных. Работами отечественных и зарубежных исследователей неопровержимо доказано, что загрязнение почв пестицидами вызывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению воспроизводящих функций и, как следствие, к тяжелым демоэкологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Загрязнения почв минеральными удобрениями

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Б. Коммонер (1970) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений нет, применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению био-геохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия этого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других элементов.

В последнее время выявлен еще сдан неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов.

Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана. Нитраты опасны и для человека.

Так, при поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности возникновение метгемоглобинемии вследствие биологических превращений нитратов в нитриты и другие токсичные соединения азота. Неумеренное потребление минеральных удобрений вызывает в ряде районов и нежелательное подкисление почв.

Ядерная энергетика как фактор радиационного загрязнения

Радиационное загрязнение - наиболее опасный вид физического загрязнения окружающей среды, связанный с воздействием на человека и другие виды организмов радиационного излучения. В развитых странах в настоящее время радиационное загрязнение окружающей среды представляет наибольшую опасность вследствие того, что один из основных источников этого вида загрязнения - ядерная энергетика в последнее время развивается наиболее быстрыми темпами. По оценкам экспертов, этот вид загрязнения среды в нашей стране и в других государствах СНГ находится на втором месте после химического загрязнения.

К радиационному загрязнению относятся:

1) собственно радиационное загрязнение, под которым понимается физическое загрязнение среды, связанное с действием альфа- и бета-частиц и гамма-излучений, возникающих в результате распада радиоактивных веществ,

2) загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, т.е. по существу химическое загрязнение среды, связанное с превышением естественного уровня содержания (природного фона) радиоактивных веществ в окружающей среде.

Второй вид загрязнения среды проявляется в результате действия излучений, сопровождающих радиоактивный распад. Поэтому и контроль содержания радиоактивных веществ, и оценка их действия на живые организмы производится путем регистрации излучений. В связи с этим принято объединять эти два вида загрязнения и рассматривать их в качестве радиационного загрязнения окружающей среды.

Риск радиационной опасности. Результаты сравнительной оценки индивидуального среднего риска фатального исхода в год по данным, относящимся ко всему населению США, показывают, что индивидуальный риск погибнуть в результате катастрофы, связанной с аварией ядерного реактора, крайне мала по сравнению с другими факторами техногенного риска.

Приведем также данные для США:

- автомобильный транспорт - 3х10-4,

- воздушный транспорт - 9х10-6,

- железнодорожный транспорт - 4х10-6,

- молния - 5х10-7,

- ядерная энергетика - 2х10-10.

Здесь средний риск - количественная оценка степени опасности гибели человека - определяется как отношение числа неблагоприятных последствий (т.е. смертельных исходов) к их возможному числу за определенный интервал времени. Оценки риска для ядерной энергетики проведены с расчетом на 100 американских ядерных реакторов. Сравнивая приведенные выше количественные оценки риска, можно сделать вывод, что ядерная энергетика (по данным США) создает риск опасности для жизни человека в миллион раз меньший, чем риск погибнуть в дорожно-транспортных происшествиях, и в 10 тысяч раз меньший, чем погибнуть в железнодорожных авариях. Принципы конструирования и строительства ядерных реакторов примерно одинаковы во всех странах, развивающих атомную энергетику, и уровень надежности и безопасности реакторов считается достаточным, чтобы риск для населения был минимален.

Однако риск радиационной опасности не определяется только безопасностью ядерных реакторов, он зависит от степени радиационного загрязнения территорий, связанных с производством и испытанием ядерного оружия, с работой предприятий, занимающихся добычей, обогащением и переработкой ядерных материалов и т.п. Более того, риск радиационной опасности оценивается не только вероятностью фатальных исходов, но и вероятностью получения дозы облучения и последующих разнообразных заболеваний. В настоящее время в литературе оценки риска указанных факторов радиационной опасности не рассматриваются. Ясно, что в целом риск радиационной опасности значительно (и возможно, во много раз) больше, чем оцененный выше только по вероятности аварий в ядерной энергетике. Поэтому неудивительно, что интуитивно воспринимаемая обществом радиационная опасность сравнима с опасностью химического загрязнения среды.

Источники радиационного загрязнения. Факторы радиационной опасности разделяются по происхождению на естественные и антропогенные. К естественным факторам относятся ископаемые руды, излучение при распаде радиоактивных элементов в толще земли и др. Антропогенные факторы радиационной опасности связаны с добычей, переработкой и использованием радиоактивных веществ, производством и использованием атомной энергии, разработкой и испытанием ядерного оружия и т.п. Наибольшую опасность для здоровья человека представляют антропогенные факторы радиационной опасности, связанные со следующими видами и отраслями человеческой деятельности:

- атомная промышленность;

- ядерные взрывы;

- ядерная энергетика;

- медицина и наука.

Они имеет свои основные источники загрязнения среды как радиоактивными элементами, так и радиационными излучениями. Кроме того, атомная промышленность и ядерная энергетика являются основными источниками радиоактивных отходов (РАО), исключительно опасных для всего живого на планете, что создало сравнительно новую проблему человечества - проблему захоронения, утилизации, складирования РАО, решение которой до сих пор не существует. Другая новая проблема вызвана реализацией достигнутых между ядерными державами соглашений по ядерному разоружению - это проблема ликвидации ядерного оружия, связанная в основном с демонтированием и безопасной транспортировкой, складированием и хранением большого количества ядерных боеголовок (до нескольких десятков тысяч с двух сторон - с российской и американской). Обе проблемы требуют колоссальных экономических затрат, сравнимых с национальным доходом развитых стран. В ближайшее время к этим двум добавится и третья проблема, вызванная окончанием срока эксплуатации десятков ядерных реакторов атомных электростанций (АЭС) и атомного подводного флота.

Ниже приведены данные о величине периода полураспада некоторых радиоактивных элементов (радионуклидов), имеющих важное значение с точки зрения экологии:

Наиболее опасны стронций и цезий, которые трудно выводятся из организма. Обладая периодом полураспада, приблизительно равным средней продолжительности жизни человека, они создают опасность онкологических заболеваний и генетических нарушений.

Атомная промышленность

Атомная промышленность занимается добычей, переработкой и обогащением радиоактивного сырья, используемого далее либо как топливо в ядерной энергетике, либо для создания систем ядерного оружия (ядерные боеголовки). Следовательно, предприятия атомной промышленности имеют дело непосредственно с радиоактивными веществами, часть которых неизбежно попадает в окружающую человека среду в виде отходов либо рассеивается в почве, атмосфере, водоемах.

Известно, что в России насчитывается около 800 ядерных объектов. С 1938 по 1993 гг. в мире было добыто около 1,7-1,8 млн. т природного урана. Сейчас суммарные запасы его оцениваются в 104-125 тыс. т в западных странах и 100 - 200 тыс. т в бывшем СССР. По экспертным оценкам, в мире произведено около 1100 т плутония (в том числе, 250-400 т оружейного плутония), из которых от 7 до 10 т распылено в окружающей среде. Учитывая очень большой период полураспада этого элемента, очевидно, что его вредное воздействие на биосферу и здоровье человека будет ощущаться многие сотни и даже тысячи лет. Отметим, что для человека смертельно опасны при попадании внутрь всего 2 мкг плутония. Согласно подсчетам известного ученого-ядерщика академика А.Д. Сахарова, которого называют «отцом советской водородной бомбы», рассеянные в биосфере 7-10 т плутония ответственны за гибель от рака и лейкемии более 5 млн. жителей планеты.

Ядерные взрывы

По официальным данным, к началу 1993 года на существующих в мире пяти ядерных полигонах - Невада (США, Великобритания), Новая земля (СССР, ныне Россия), Семипалатинск (Казахстан), Муруроа (Франция), Лобнор (Китай) было произведено более 2000 ядерных взрывов.

Как известно, наибольший ущерб биосфере и человечеству был нанесен испытаниями ядерного оружия в атмосфере, которые продолжались до 1980 г. (Китай), хотя ведущие ядерные державы завершили их в 1962 (СССР) и 1963 (США) годах. Особенно сильно способствовал радиоактивному загрязнению Азиатского материка мощнейший (до 3 мегатонн) воздушный ядерный взрыв в Китае, последствия которого на территориях Средней и Центральной Азии, Сибири и Дальнего Востока прослеживаются до сих пор.

Испытания ядерного оружия привели к распространению радиоактивных продуктов по всему земному шару. Продукты эти с осадками попадают из атмосферы в почву, грунтовые воды и, следовательно, в пищу человека и живых существ. Согласно некоторым оценкам, на долю наземных ядерных взрывов приходится более половины (до 5 т) рассеянного в настоящее время в биосфере плутония.

Как видно из вышеприведенной таблицы, большая часть взрывов военного назначения относится к подземным испытаниям, которые также вносили свою, хотя и меньшую, долю выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду. Наряду с такими подземными ядерными взрывами (ПЯВ) в мире с конца 50-х годов проводились подземные ядерные взрывы в мирных целях, т.е. для нужд народного хозяйства, например, для сооружения водохранилищ, подземных хранилищ вредных отходов, при добыче полезных ископаемых и т.п. Первый ПЯВ в мирных целях был осуществлен в США в 1957 г., а на территории России - в 1965 г. Такие взрывы проводились практически до начала 90-х годов. За этот период на территории СНГ, только по официальным данным, было проведено 116 взрывов, в том числе на территории России 90, (в европейской части - 59 взрывов, в Сибири - 31).

Следовательно, к пяти ядерным суперполигонам надо добавить еще около двух сотен полигонов на земном шаре, которые также способствовали широкому распространению радиоактивного загрязнения биосферы.

Ядерная энергетика. Первая в мире АЭС (атомная электростанция) была построена в СССР в 1954 году в Обнинске под Москвой. В настоящее время уже около 30 стран производят электроэнергию на АЭС, а темпы прироста этого вида электроэнергии в мире в два раза превышают темпы прироста всех видов электроэнергии, несмотря на то, что ряд стран (Австрия, Россия, Швейцария) заморозили свои ядерно-энергетические программы после Чернобыльской катастрофы.

Доля ядерной электроэнергетики в мире составляет 17%. Ведущей в этой области в настоящее время является Франция, которая вырабатывает на АЭС 75% электроэнергии. В России выработка электроэнергии на АЭС составляет около 12%.

В списке стран, имеющих АЭС, Россия по производству электроэнергии на АЭС занимает 18-е место. Для сравнения отметим, что США со своими 19% в этом списке находятся на 11-м месте.

Одной из экологически важных проблем развития ядерной энергетики является упоминаемая ранее проблема хранения и переработки радиоактивных отходов.

Размещено на Allbest.ru

...