Развитие экосистем

Под чрезмерным добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяции (охота), так и любое другое изъятие животных и растений из природной среды для различных целей. Например, чрезмерная добыча служит главной причиной сокращения численности крупных млекопитающих (слонов, носорогов и др.) в странах Африки и Азии. Высокая стоимость слоновой кости на мировом рынке приводит к ежегодной гибели около 60 тыс. слонов в этих странах.

Третьей по важности причиной сокращения численности и исчезновения видов животных является интродукция (акклиматизация) чуждых видов. Можно привести достаточно много случаев вымирания аборигенных (коренных) видов или их угнетения из-за влияния на них завезенных видов животных или растений. Например, широко известны в нашей стране примеры негативного влияния американской норки на местный вид европейскую норку, канадского бобра на европейского, ондатры на выхухоль и т.д.

Другие причины снижения численности и исчезновения животных -- прямое их уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (гибель хищных птиц, сусликов, ластоногих, койотов и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т.д.); загрязнение среды (пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, свинцом и другими токсикантами).

Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что в природе, как правило, действуют одновременно несколько факторов, вызывающих гибель особей, популяций и видов в целом. При взаимодействии они могут приводить к серьезным негативным результатам даже при малой степени выраженности каждого из них.

Одним из способов борьбы с деградацией животного мира служит акклиматизация -- преднамеренное внедрение какого-либо вида в район, где он ранее не обитал, в целях обогащения естественных сообществ полезными для человека видами или уничтожения (путем конкуренции) вредных. Процесс акклиматизации обычно включает три фазы: интродукцию (ввоз), адаптацию (приспособление) и натурализацию (закрепление в биогеоценозе).

2.1 Возможные причины возникновения экологического кризиса. Глобальные экологические проблемы планеты

экосистема антропогенный вода

Как было установлено в параграфе 2.1, развитие природы в последние тысячелетия тесно взаимосвязано с развитием человеческого общества. Поэтому неудивительно, что сегодня проблемы, касающиеся взаимодействия человека и природы, считаются одними из самых сложных и насущных в современном мире. Они затрагивают практически все сферы человеческой деятельности, не считаясь ни с государственными границами, ни с вероисповеданием. Из-за кислотных осадков тысячи озер стали безжизненными, еще десятки тысяч под угрозой, гибнут леса. Потепление климата, сулящее миру небывалые засухи и другие климатические нарушения, -- результат накопления в атмосфере углекислого и других «парниковых» газов. Всей жизни на Земле угрожает увеличение ультрафиолетовой радиации из-за ослабления озонового слоя. Все эти три процесса происходят в результате антропогенных изменений, различных форм загрязнения, достигающего глобальных масштабов и влияющего на биосферу в целом. Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности и делают акцент на глобальном экологическом кризисе, и если человечество не сделает ничего для того, чтобы исправить сложившуюся ситуацию, этот кризис может обернуться катастрофой для всей планеты. Будущее всего живого Земли зависит от правильного выбора пути дальнейших отношений человека и природы.

Экологический кризис представляет собой нарушение равновесия между природными условиями и влиянием человека на окружающую природную среду.

Главные причины возникновения кризиса.

1. Изменение климата Земли в результате естественных геологических процессов, усиленных парниковым эффектом, вызываемым изменениями оптических свойств атмосферы выбросами в нее главным образом СО, С0₂ и других газов.

2. Сокращение мощности стратосферного озонового экрана с образованием так называемых озоновых дыр, снижающих защитные возможности атмосферы против поступления к поверхности Земли опасной для живых организмов жесткой коротковолновой ультрафиолетовой радиации.

3. Химическое загрязнение атмосферы веществами, способствующими образованию кислотных осадков, фотохимического смога и других соединений, опасных для объектов биосферы, включая человека.

4. Загрязнение океана и изменение свойств океанических вод за счет нефтепродуктов, насыщения их углекислым газом атмосферы, в свою очередь загрязненной автотранспортом и теплоэнергетикой, захоронения в океанических водах высокотоксичных химических и радиоактивных веществ, поступления загрязнений с речным стоком, нарушения водного баланса прибрежных территорий в связи с регулированием рек.

5. Истощение и загрязнение вод суши.

6. Радиоактивное загрязнение среды.

7. Загрязнение почв вследствие выпадения загрязненных осадков, использования пестицидов и минеральных удобрений.

8. Изменение геохимии ландшафтов в связи с перераспределением элементов между недрами и поверхностью Земли.

9. Продолжение накопления на поверхности Земли всякого рода твердых отходов.

10. Нарушение глобального и регионального экологического равновесия.

11. Усиление опустынивания планеты.

12. Сокращение площади тропических лесов и северной тайги - основных источников поддержания кислородного баланса планеты.

13. Абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение отдельных регионов, крайняя дифференциация бедности и богатства.

14. Ухудшение среды жизнеобитания в перенаселенных городах.

15. Исчерпание многих месторождений минерального сырья.

16. Усиление социальной нестабильности, как следствия все большей дифференциации богатой и бедной части населения многих стран, возрастания уровня вооруженности их населения, криминализации.

Экологический кризис имеет определенные формы своего проявления:

¦ загрязнение -- низшая ступень нарушения экологического равновесия;

¦ нарушение равновесия -- уменьшение способности экосистемы и биосферы для саморегуляции;

¦ деструкция -- стадия разрушения экосистемы, при которой возобновление ее функций почти невозможно.

Кислотные дожди. В результате присутствия в атмосфере промышленных газов может изменяться реакция среды (кислотность) атмосферных осадков, например, дождя. У дождя pH должно быть равным 5,6, т.е. он слабокислый, так как, растворяясь в воде, углекислый газ образует слабую кислоту. А, вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Поэтому кислотные дожди преимущественно связаны с выбросами в атмосферу сернистого газа, сероводорода, окисла и диоксида азота, углекислого газа. Однако ведущим компонентом, формирующим опасные соединения в атмосфере Земли, является сернистый газ. Его содержание в тропосфере незначительно и составляет всего 0,2-10~⁹ %. Естественными источниками его в тропосфере преимущественно являются вулканы. Антропогенным источником 50₂ является процесс сжигания ископаемого топлива. Ежегодный выброс в тропосферу сернистого газа составляет 145 млн т: 70% выбросов дает сжигание угля; 16% -- жидкого топлива (мазута, нефти, керосина, бензина).

В атмосфере происходят следующие превращения сернистого газа:

50₂+ Н₂0 = Н₂50₃+ 18 ккал.,

Н₂50₃+ О (дождя) = Н₂50₄ (кислотный дождь)

или

50₂+ К0₂+ Н₂0= Н₂50₄+ N0.

Термин «кислотные дожди» был введен английским химиком А. Смитом более 100 лет назад. Однако пагубные экологические последствия кислотных осадков проявились лишь в последние 20--25 лет. Кислотными называются любые осадки -- дожди, туманы, снег, кислотность которых выше нормальной.

Примеры негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы.

1. Влияние показателя pH среды на различные организмы. Некоторые из них более устойчивы к низким значениям pH, до лишь немногие выживают при pH ниже 4,5; а нарушение экосистем наступает даже при вымирании только самых чувствительных видов.

2. Подкисление озер и рексерьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие птицы и звери входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. Закисление озер особенно опасно не только для популяций различных видов рыб, но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочисленных видов водорослей и других его обитателей. Озера становятся практически безжизненными.

3. Деградация лесов. Замедление роста и гибель некоторых видов деревьев наблюдаются во многих районах, страдающих от кислотных дождей. Эти осадки вместе с другими загрязнителями вызывают стресс, которого не выдерживает лесная экосистема.

4. Кислотные осадки вымывают биогены из почвы. Частички гумуса и глины обычно заряжены отрицательно и удерживают такие положительные биогенные ионы, как К⁺, N13Са⁺. Просачивающаяся кислота уносит биогенные ионы, так как их вытесняет Н⁺.

5. Влияние на людей и изделия. Известняк и мрамор -- излюбленные материалы для оформления фасадов зданий и сооружения памятников. Взаимодействие кислоты и известняка приводит к их очень быстрому выветриванию и эрозии. Памятники и здания, простоявшие сотни и даже тысячи лет, сейчас растворяются и рассыпаются в крошево.

Парниковый эффект. Люди тысячелетиями стремились воздействовать на погоду. А сейчас мы внезапно оказались на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного человеком. К сожалению, оно незапланированное, неуправляемое и может оказаться катастрофическим. Его причина -- увеличение содержания в атмосфере углекислого и некоторых других газов, что приведет к потеплению климата, а значит, к повышению уровня моря и резкому изменению погодных условий во всем мире.

Атмосфера земли действует подобно стеклянной крыше парника, задерживая тепло, получаемое почвой от солнца. Атмосфера хорошо пропускает солнечную радиацию и сильно поглощает длинноволновую, излучаемую земной поверхностью. То есть парадокс заключается в том, что земная поверхность получает больше солнечной энергии при наличии атмосферы, чем при ее отсутствии.

Длинноволновая (инфракрасная) радиация поглощается водяным паром, углекислым газом и озоном. В ночных условиях даже появление перистых облаков на безоблачном небе сопровождается быстрым повышением температуры приповерхностного слоя воздуха на несколько градусов, что является следствием радиационного излучения появившихся облаков. Парниковый эффект наиболее полно проявляется ночью. Повышение количества углекислого газа в атмосфере земли способствует развитию парникового эффекта (как под полиэтиленовой пленкой -- для солнца она прозрачна, а тепло наружу проникает с трудом), что неизбежно может привести к изменению климата на Земле.

Температура и климат, к которому мы привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа в атмосфере на уровне 0,03%. В природной биосфере содержание С0₂ в воздухе поддерживалось на одном уровне, так как его поступление равнялось его удалению (круговорот углерода). В настоящее время люди нарушают это равновесие, сводя леса и используя ископаемое топливо. В результате концентрация С0₂ в атмосфере, составлявшая в начале XX в. около 0,029%, к настоящему времени достигла 0,035%, т.е. выросла на 20%. Чем дальше, тем быстрее это увеличение, так как растущее население планеты сжигает все больше топлива и вырубает все больше лесов.

Заметно усугубляют проблему некоторые другие газы, выбрасываемые человеком в атмосферу, особенно метан, хлорфторуглероды (ХФУ) и оксиды азота, поглощающие инфракрасное излучение в 50--100 раз сильнее, чем углекислый газ, что также способствует потеплению климата.

Нарушение озонового слоя. Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 км от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. Необходимость его сохранения не требует доказательств, однако некоторые антропогенные загрязняющие вещества его разрушают. Особую опасность представляют галогенизированные углеводороды, в частности дихлордифторметан (СР₂С1₂) и трихлорметан (СЕС1₃), -- газы, которые используются как хладагенты (фреоны), а также как пропел- ленты в многочисленных аэрозольных баллонах для дезодорантов, пестицидов и т.д. Среднее время жизни этих газов составляет около 1000 лет. Фреоны в присутствии N0 и С1 разрушают озон, при этом оба газа сохраняются:

К0₂+ 0= 2Ж);

N0 + Оэ= К02+ 02;

N02+ 0= N0+ 02.

Убывание концентрации озона (О_э) приводит к возрастанию проникающего ультрафиолетового излучения на поверхность Земли.

Если нынешние выбросы ХФУ в атмосферу сохранятся, можно ожидать лишь расширения и «углубления» озоновых дыр над полюсами. Естественно, это повлечет за собой разрежение озонового слоя над всей планетой, что совершенно для нас неприемлемо.

Смог -- ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Различают два типа смога: лондонский и лос-анджелесский.

Лондонский {зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300--400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу.

Лос-анджелесский {летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов, автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители -- фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т. д.

Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т.д. вплоть до летального исхода. В 1952 г. в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек.

Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

Пока стратегия общения человека с природой строится по принципу: все для блага человека, трудно добиться заметных успехов в деле ее охраны. Необходимо полностью изменить взгляд на природу и на место в ней человека. В конце концов, это не просто стремление к самосохранению, это --возвращение к своим истокам.

Размещено на Allbest.ru