Воздействие человека на биосферу
Содержание:
Введение
1. Человечество и окружающая среда
1.1. Антропогенные воздействия на биосферу
1.2. Особенности антропогенных систем
2. Продуктивность экосистем
3. Разрушение экосистем
Заключение
Введение
При современном состоянии технической вооруженности человечества, уровне развития производственных отношений и производительных сил в мировом сообществе, росте численности населения Земли, нарастающей урбанизации, распространении стереотипа общества потребления – масштабы изъятия природных ресурсов, степень воздействия и загрязнения окружающего мира стали опасны для самого человечества. Происходит изменение исторически сложившейся среды обитания, к которой за долгие годы эволюции человек генетически адаптирован. Вполне реальной и весьма близкой перспективой становится исчерпание ряда естественных природных ресурсов Земли, определяющих устойчивое функционирование биосферы как глобальной экосистемы, а сама биосфера все более теряет способность к ассимиляции отходов производственно- хозяйственной и социокультурной деятельности.
В настоящее время антропогенная нагрузка на биосферу проявилась исключительно в негативном виде, именно в экологическом кризисе, выражающемся в итоге от совместного действия «перенаселения» планеты (более 6 млрд.чел., из которых более 4 млрд. чел. живут в развивающихся странах и отнюдь не в полном комфорте) и «перепотребления» продукции биоты особенно в постиндустриальных и индустриальных странах, в увеличении антропогенного пресса, уменьшении биоразнообразия и других потерях биосферы.
Современное состояние естественных наук во многом определяется насущностью проблем, которые возникают по мере развития человеческого общества. Главнейшей макросилой, диктующей состояние общественного развития, является рост численности человечества. По данным В.В. Клименко и А.В. Клименко население Земли с 1800 по 2100г. Увеличится более чем в 10 раз (см.табл.1).
Таблица 1.
|
Годы |
1800 |
1900 |
1950 |
1990 |
1995 |
2000 |
2050 |
2100 |
|
Население, млн. чел. |
906 |
1617 |
2515 |
5328 |
5630 |
6500 |
9830 |
10880 |
Темпы роста населения мира таковы, что при росте 1% через 330 лет население будет в 1000 раз больше, т.е. более 6 трлн. Человек, а при росте 2% эта цифра будет достигнута через 150 лет.
Даже не рассматривая глубоко проблематику обеспечения продуктами питания такого колоссального числа людей, не говоря уже о других живых организмах, только технологическая составляющая деятельности человечества может привести к катастрофическому состоянию окружающей среды с последующим вымиранием большей части человеческой популяции.
Как видно из приведенного, важнейшую роль в формировании глобального экологического кризиса играет социально-технологическая составляющая развития современного общества и биосферы, его обеспечивающей.
Само понятие глобального экологического кризиса не является для Земли чем-то исключительно новым. Первый состоялся в прерифейское время (около 1,8млрд лет тому назад), когда на смену архебактериям и эубактериям в сфере жизни по- явились автотрофные цианобактерии. В результате этого кризиса атмосфера превратилась из восстановительной в окислительную, а на Земле стали развиваться эукариоты, способные дышать кислородом и генетически мутировать. Второй доказанный кризис был приурочен к завершению мезолита, когда в результате резкого потепления в межледниковье и исчерпания мамонтовой фауны и крупных копытных как главного источника пищи человека необходимо было найти выход, и он был найден в переходе к природопокорительству – земледелию, оседлости, пастбищному скотоводству. Кризис этот квазиглобальный, так как он разразился только относительно человеческой популяции, хотя его последствия во многом заложили предпосылку к современному экологическому кризису. Сама же предпосылка выразилась в счастливом спасении человека.
Последствиями выхода из экологических кризисов на Земле были либо биологические потери (гибель архебактерий), либо изменения в идеологии взаимодействия человека с окружающим миром. Проведенное мировым сообществом теоретико-практическое изучение ситуации показало, что глобальное, тотальное, распространение модели развития, реализующейся в ведущих постиндустриальных странах, неминуемо приведет к фатальной деградации вплоть до уничтожения биосферы. В качестве альтернативы была выдвинута концепция устойчивого развития цивилизации, которая исходит из учета взаимосвязи социально-экономического развития и исторически эволюционно сложившихся экологических систем. Основные положения концепции устойчивого развития изложены в документах, принятых на Всемирном экологическом форуме в Рио-де-Жанейро в 1992г. Тогда первые лица более чем 190 стран мира приняли «Повестку дня на XXI век», в которой изложены основные идеи противодействия развивающемуся экологическому кризису. К этому общецивилизационному пути развития присоединилась и Россия, о чем свидетельствует Указ Президента РФ №440 от 01.04.96г. «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» и соответствующее постановление правительства России. Такой подход связан по существу с реализацией стратегии биосферосовместимости человеческой деятельности, при которой социально-экономический прогресс выполнял бы природосберегающие функции.
Рассмотрение такого подхода к поддержанию гомеостаза Земли не может обойти вниманием важнейшего из природопокорительских факторов, а именно строительства. Строительство сопутствует человеку с самых ранних времен его существования, с первого гнезда из ветвей в кронах деревьев, с первого камня, закрывающего вход в пещеру. Более поздние мезолитические и особенно неолитические постройки из бивней и костей мамонтов и крупных копытных были предвестниками нынешних мегаполисов. Строительство и агрокультура – главнейшие природоборческие силы, это благо в создании высокого качества жизни, в комфорте, в накоплении запасов пищи, но в то же время это все мощнейший пресс на биоту. Это фактор, изымающий из биосферы значительные не только абиотические, но и биотические ресурсы.
Постепенно, но неуклонно большинство человечества переселилось в города, «построило» новые реки и моря и все было вполне устойчиво, пока не сравнялось по силе воздействий и последствиями этого с главнейшими экзогенными геологическими процессами и не стало влиять на стабильность протекания атмосферных и гидросферных процессов. На границе эпох камня и металла строительство было полностью совместимо со средой, любое сооружение гармонировало с окружающей природой по архитектуре, конструкциям и материалам. Недаром брошенные города быстро исчезали, растворялись в окружающей среде и становились впоследствии предметом археологических поисков. Практически до эпохи промышленной революции строительство обладало способность самоликвидации своих результатов (сооружений), что очень схоже с процессами возвращения в исходное положение вещества в биогенных круговоротах. В качестве отходов сохранялись в виде археологических находок предметы и изделия, отличные в своем материале от природных аналогов. В это время строительство носило поддерживающий характер.
Любое строительство, а современное тем более, должно быть надежным и безопасным для человека, но для природы это редко достижимо: невозможность устранения последствий строительства, его абсолютная устойчивость требуют от природы значительных затрат на адаптации, некоторые из них затрагивают многие составляющие биоты и далеко не безвредны для человека. Никакое строительство как результат техногенеза не может быть эссенциальным по определению, но его негативные последствия могут быть значительно снижены. Идеалом современного строителя и архитектора является создание сооружения, адекватного природной среде, т.е. существующего внутри биогенных циклов абсолютно адекватно им, иными словами, экологично.
В России, которая является высоко урбанизированной страной, для социаль-ноэкономического развития и обеспечения экологической безопасности населения вопросы экологизации строительства города и его эксплуатации имеют исключительно важное значение. Главным механизмом экологизации строительства является непрерывное экологическое планирование. Первоочередной задачей планирования, изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации является обеспечение экологической совместимости сооружений, городов и промышленных предприятий с окружающей средой. Это обусловливает биосферосовместимость строительно-хозяйственной деятельности и создает с помощью инженерно-строительных и технологических средств изначальные условия для последующего формирования комфортной и экологической среды обитания. Снижение негативных проявлений строительства и строительного давления на окружающую среду могут способствовать замедлению развивающихся кризисных явлений.
1. Человечество и окружающая среда
1.1. Антропогенные воздействия на биосферу
Антропогенные экологические факторы – факторы, связанные с влиянием человека на окружающую природную среду.
Человек с самого начала своего существования оказывал влияние на при-роду. На первых этапах человек взаимодействовал с природной средой как обычный биологический вид, как животное и в целом входил в состав экосистемы как ее основной элемент. Уже в первобытном обществе экологическое равновесие поддерживалось стихийным путем при кочевании сообществ людей после исчерпания растительных и животных ресурсов на месте прежнего обитания, либо удалением местопроживания людей друг от друга на расстоянии, достаточное для устойчивого функционирования экологических систем. Свой негативный вклад в это устойчивое функционирование вносили болезни, низкая продолжительность жизни, небольшая численность людей.
Этот период зарождения взаимодействий человека и природы можно отнести к стихийному. Человек в основном использовал окружающие его ресурсы и практически не влиял ни на их количество, ни на их качество и не мог оказать какого-либо ощутимого воздействия на природу как в силу своей малочисленности, так и наличия какого-либо значимого средства влияния на компоненты среды.
Зачастую не было гармонии человека и природы и различие между сообществами людей по степени их развития сказывалось, лишь в степени воздействия на среду. Первобытные охотники и собиратели не только приспосабливались к природе и пользовались ее «дарами» в готовом виде, но иногда постигали некоторые закономерности, создавая, например, первые антропогенные ландшафты путем «земледелия с горящей головней». Таким способом пользовались аборигены Тасмании и Австралии, выжигавшие леса с целью повышения «удачливости» в охоте, но это в конце концов существенно изменило растительный покров, климат и вызвало активную почвенную эрозию, способствовав опустыниванию.
Сформировавшись, человеческое общество прошло следующие этапы взаимодействия с природой :
- переход к производству и применению орудий труда как первому звену взаимоотношений людей и природы;
- переход к искусственному производству энергии, расширившему возможности в преобразовании природы;
- промышленная и научно-техническая революция;
- искусственное воспроизводство и сохранение окружающей среды – протоносфера.
В конце второго тысячелетия рост численности населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватили уже более 20% территории суши. Объем перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в настоящее время на порядок выше вовлеченного в естественные рельефообразующие процессы. Расход кислорода в промышленности и на транспорте составляет в масштабах всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наше время антропогенное воздействие становится направляющей силой эволюции экосистем (см. табл.2)
По А.Н.Тетиору, к антропогенным воздействиям относят все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. Антропогенные воздействия подразделяют на: - загрязнения – внесение в среду не характерных для нее новых физических, химических или биологических агентов (элементов, соединений, веществ, объектов) или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов; иногда считают, что загрязнение – это изъятие элементов из экосистем;
- технические преобразования и разрушения природных систем и ландшафтов – в процессе добычи природных ресурсов, при сельскохозяйственных работах, строительстве и т.д.;
- исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух, биологические компоненты экосистем);
- глобальные климатические воздействия (изменения климата в связи с хозяйственной деятельностью человека);
- эстетические нарушения (изменение природных форм, неблагоприятные для визуального и иного восприятия; разрушение историко-культурных ценностей и т.д.). Таблица 2.
Таблица 2
Динамика показателей состояния окружающей среды
|
Наименование показателей |
Существующее положение |
2020г. |
|
Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу,млн т/год |
2,1 |
1,1 |
|
Концентрация загрязняющих веществ в атмосферномвоздухе (в долях ПДК): СО NO2 |
1,2 2,5 |
0,9 1,3 |
|
Объем сброса загрязненных промышленных сточных вод, м³/сут |
500 |
0 |
|
Доля очистки поверхностного стока, % |
54,8 |
80 |
|
Доля перерабатываемых твердых отходов, в том числе % от объема образования: бытовые производственные |
44 54,6 |
90 80 |
|
Число жителей, проживающих в зонах акустического дискомфорта, млн. чел. |
5,3 |
0.6 |
|
Обеспеченность зелеными насаждениями общего пользования м²/чел. |
17,3 |
24,0 |
|
Площадь максимального уровня загрязнения почвенного покрова, тыс.га |
6,07 |
3,1 |
|
Подтопление территории, тыс.га В том числе застроенной |
41,92 10,48 |
38,78 7,34 |
В результате человек воздействует на биосферу и изменяет состав, круговорот и баланс веществ; тепловой баланс приповерхностной части Земли; структуру земной поверхности (при сельскохозяйственных работах, перемещении вскрытых пород; проходке карьеров, в результате застройки городов, при дорожном строительстве; при сооружении искусственных водоемов – каналов, водохранилищ, мелиорации и т.д.); истребляя, а также перемещая в новые места обитания ряд видов животных и сорта растений (табл.3).
В условиях антропогенных нагрузок для устойчивого функционирования экосистем человек должен сам играть роль компенсаторного регулятора, озеленяя землю в местах вырубленных лесов, очищая воду, воздух и т.д.
Таблица 3.
Главные загрязнители биосферы
|
1. ДИОКСИД УГЛЕРОДА |
Образуется при сгорании всех видов топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению ее температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями. |
|
2. ОКСИД УГЛЕРОДА |
Образуется при полном сгорании топлива. Может нарушить тепловой баланс верхней атмосферы |
|
3. СЕРНИСТЫЙ ГАЗ |
Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает обострение респираторных заболеваний, наносит вред растениям. Разъедает известняк и некоторые ткани. |
|
4. ОКСИДЫ АЗОТА |
Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорожденных. Способствуют чрезмерному разрастанию водной растительности. |
|
5. ФОСФАТЫ |
Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озерах. |
|
6. РТУТЬ |
Один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Накапливается в организме и вредно действует на нервную систему. |
|
7. СВИНЕЦ |
Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках. |
|
8. НЕФТЬ |
Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих. |
|
9. ПЕСТИЦИДЫ |
Очень токсичны для ракообразных. Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами. |
|
10. РАДИАЦИЯ |
Выше допустимых доз приводят к злокачественным новообразованиям и генетическим мутациям |
Загрязнения. По Р.Парсону, загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника, последствий и мер контроля на сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекции; вещества, представляющие питательную ценность для растений; минералы и неорганические кислоты и соли; твердые стоки; радиоактивные вещества и т.д. (табл.4).
Таблица 4.
|
ЗАГРЯЗНЕНИЕ |
|||
|
Физическое |
Химическое |
Биологическое |
Эстетическое |
|
Тепловое |
Химические соединения |
Биотическое (биогенное) |
Разрушение Природных ландшафтов |
|
Шумовое |
Аэрозоли |
Микробиологическое |
Разрушение городских ландшафтов |
|
Электромагнитное |
Тяжелые металлы |
Генная инженерия |
Разрушение культурных памятников |
|
Световое |
Пестициды |
||
|
Радиоактивное |
Удобрения |
||
|
Механическое |
Поверхностно-активные вещества |
||
|
Пластмассы |
Следует заметить, что принципиально загрязнения могут быть и естественными, возникающими в результате мощных природных процессов – извержение вулканов с огромными по массе выбросами пыли, пепла, газов, пара и т.д.; лесные и степные пожары; наводнения; пылевые и песчаные бури и т.п.
Необходимо остановиться на таком важном понятии как загрязнитель, которое широко используется в современной экологической и природной литературе. Под ним понимается любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (главным образом микроорганизмы), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, выходящем за рамки обычного, и вызывающий загрязнение среды. Выделяют естественные (природные), антропогенные, а также первичные (непосредственно из источника) загрязнения и вторичные (в ходе разложения первичных или химических реакций с ними). Еще различают стойкие (неразлагающиеся) загрязнители, которые аккумулируются в трофических цепях.
Поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных), нарушение устойчивости природных биогеоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений и пр.); вред для здоровья человека и т.д. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а токсичные соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.
Если до 40-х годов ХХ века еще доминировали натуральные продукты (хлопок, шелк, шерсть, мыло, каучук, пища, свободная от добавок, и т.п.), то в настоящее время в промышленно развитых странах они заменены синтетическими, которые трудно (или не полностью) разлагаются и загрязняют среду. Это прежде всего синтетические волокна, моющие средства (детергенты, отбеливатели), пища с добавками, минеральные удобрения, синтетический каучук и др.(Т.Миллер, 1993г.).
Особенно много загрязнителей, поступающих в окружающую среду, образуется при получении энергии в результате сжигания ископаемого топлива. Человек, высвобождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе. Отходы производства и загрязнители атмосферы (оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и др.) нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.). Большое количество загрязнителей поступает в атмосферу от различных отраслей промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т никеля, кобальта, ртути. Так, Норильский горно-металлургический комбинат ежегодно выбрасывает в атмосферу только сернистых соединений до 2200 тыс.т, что приводит к гибели значительного числа растительных сообществ, создавая значительную угрозу здоровью и жизни многих других живых организмов. В радиусе до 120 км от комбината отсутствует естественное возобновление деревьев, а ежегодный прирост и первичная биологическая продуктивность минимальны.
Загрязнители воды – это все химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гидробионтов. Среди загрязнителей водной среды выделяют: легко поддающиеся разложению органические вещества (бытовые стоки); трудно или совсем неподдающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, ниобия и др.). Разнообразие загрязнителей, поступающих из различных отраслей промышленности, показано в табл.5.
Таблица 5.
Преобладающие загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
|
Отрасль промышленности |
Преобладающие виды загрязнителей |
|
Целлюлозно-бумажный комплекс, деревообработка |
Органические вещества (лигниты, смолистые и жирные вещества, фенол, метилмеркаптан и др.), аммонийный азот, сульфаты, взвешенные вещества |
|
Нфтегазодобыча |
Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды |
|
Машиностроение |
Тяжелые металлы, взвешенные частицы, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, флотореагенты |
|
Химическая, нефтехимическая |
Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, взвешенные вещества. |
|
Горнодобывающая, угольная |
Флотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы |
|
Легкая, текстильная, пищевая |
СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества, пластмассы, в том числе в виде механических взвесей |
|
Строительство |
Цемент, известь, пластмассы, красители, тяжелые металлы, строительный мусор (бумага, ветошь, утеплители и т.п.) |
|
Жилищно-комунальное хозяйство |
Фильтрат из полигонов хранения ТБО, органические вещества, аммонийный азот, механические взвеси |
|
Кладбища, скотомогильники |
Аммонийный азот, патогенные микроорганизмы, органические вещества, кальцит, оксиды азота |
|
Все виды индустрии |
Фильтрат из хранилищ промышленных отходов, тяжелые металлы, смолы, фенолы, медицинские отходы в виде растворов, суспензий и т.п. |
Примерно столько же загрязнителей окружающей среды образуется в сельском хозяйстве. Особую опасность создает применение фосфорорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие токсины, вызывающие массовую гибель птиц.
Все загрязнения подразделяются на четыре основные группы: физическое, химическое, биологическое и эстетическое.
Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется, например, в деградации вечной мерзлоты, со связанными с зонами распространения вечномерзлых пород мерзлотными процессами и явлениями (термокарст, солифлюкция, наледи и др.); даже в изменении структурных особенностей некоторых грунтов при высоких температурах (под металлургическими печами, кирпичными заводами и т.п.) и условии жизни людей. Изменение теплового режима в сезонных колебаниях температуры в районе г.Красноярска за счет выпусков воды из водохранилища Красноярской ГЭС выразилось в снижении температуры в р.Енисей летом и ее повышении зимой относительно температуры окружающего воздуха. Это, кстати, как показывают некоторые данные, сказалось на количестве острых респираторно-вирусных заболеваний у жителей г.Красноярска.
Источниками теплового загрязнения в городе служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160ºС), теплотрассы (50-150ºС), сборные коллекторы и коммуникации (35-45ºС) и т.д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии.
Химическое загрязнение – увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, которые ей не присущи, или в концентрациях, превышающих обычную норму. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека в связи с тем, что он поставляет в природную среду различные токсины (аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, пластмассы и другие химические вещества и соединения). По некоторым данным, в настоящее время в окружающей среде содержится от7 до 8,6 млн химических веществ, при чем их перечень ежегодно пополняется еще примерно на 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны те, которые включены в известный «список ЮНЕСКО», а это почти 200 наименований: бензол, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), асбест, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), разнообразные красители и пищевые добавки. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), мире около 600 млн. человек подвергается воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. человек, т.е. каждый шестой житель Земли, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.
Биологическое загрязнение – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства, а также в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду те промышленные производства, которые изготовляют антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т.п., т.е. предприятия микробиологической промышленности, при промышленном биосинтезе и существующих технологиях, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению относят преднамеренную или случайную интродукцию или чрезмерную экспансию живых организмов – это, к примеру, известные переселния кроликов и овец в Австралию, пресноводной рыбы – ратана в водоемы Центральной России. Кроме того, в городах наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синатропных животных: крыс, голубей, ворон, насекомых и др.
Эстетическое загрязнение, связанное с деятельностью человека преднамеренное или случайное изменение визуальных доминант природных или антропогенных ландшафтов. В отдельных случаях возможно возникновение данного вида загрязнений вследствие естественных причин. Этими причинами служат природные катастрофы: землетрясения, цунами, сели, лавины, оползни, обвалы, наводнения, смерчи, тайфуны и торнадо. Указанные чрезвычайные ситуации могут быть весьма масштабными и приводят к значительным изменениям даже в рельефе местности: при землетрясениях в результате обвалов возникают озера, а на месте гор возникают плоские равнины и т.п. Но в данном случае даже при масштабных изменениях в среде в целом экосистемы значительных объемов остаются способными к самовосстановлению, и хотя оно может длиться достаточно долго, но природа «раны залечивает весьма умело».
Эстетические загрязнения техногенного происхождения практически всегда связаны со строительной (градостроительной и гидротехнической) деятельностью, горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и т.п. Практически всегда, во всяком случае до последнего времени, эти действия создают сооружения или изменяют природные ландшафты в значительных масштабах и главное «неадекватные» сложившимся визуальным образом. Изменения визуальных доминант негативно влияют на параметры, определяющие качество жизни человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства и другие изменения в здоровье людей.
А.Н.Тетиор подчеркивает, что из всех антропогенных воздействий именно загрязнения – фактор, наиболее существенно разрушающий природу, приводящий как к необратимому изменению отдельных экосистем и биосферы в целом, так и к потере материальных ценностей (сельхозпродуктов и др.), энергии, труда, затраченного человеком. Однако большой вред наносится и техническими преобразованиями, и разрушением природных систем в процессе градостроительства, дорожного, гидротехнического, энергетического и других видов строительства, при добыче полезных ископаемых и т.д. Например, застройка и асфальтирование больших территорий в городах выводит из естественного оборота определенную часть земной поверхности, но одновременно существенно изменяет гидрогеологический режим, процессы испарения влаги и т. п., что в целом прерывает сложившиеся связи в системах биосферы.
1.2. Особенности антропогенных систем
Антропогенные экосистемы, как, правило, оказываются весьма далекими от естественного равновесия. При этом возможны несколько типичных ситуаций.
Прежде всего, это эксплуатируемые человеком природные экосистемы, находящиеся под большой антропогенной нагрузкой. Если антропогенная нагрузка снимается, то, предоставленные самим себе, они возвращаются в равновесное состояние. В таком положении находятся леса, систематически подвергающиеся массовой рубке, многие пастбищные угодья. После уничтожения значительной части природной растительности человек покидает эти территории с тем, чтобы вернуться, когда в результате сукцессии растительность восстановится.
Однако при чрезмерной нагрузке экосистема теряет устойчивость, и в таких случаях бездомная эксплуатация природных ресурсов зачастую ведет к экологическим катастрофам. Страшный пример такого рода – судьба Аральского моря. Это огромное озеро питалось всегда водами двух больших рек, - Амударьи и Сырдарьи, - и вместе с ними образовывало устойчивую систему. Во второй половине ХХ века воды этих рек стали разбирать на орошение хлопковых плантаций, Аральское море стало быстро высыхать, и к настоящему времени его экосистема практически погибла. Это в свою очередь привело к социальной и гуманитарной катастрофе в окрестностях Арала. Другой пример подобного рода – строительство гидроэлектростанций без учета последствий для водных экосистем. В результате нерестилища ценных пород рыб оказываются уничтоженными, а окружающие земли – подтопленными. В этих и других подобных случаях на месте зрелых природных экосистем обычно возникают бедные малопродуктивные незрелые сообщества, далекие от естественного равновесия. Наконец, заброшенные карьеры и места открытых разработок полезных ископаемых оказываются зачастую пустынными территориями, на которых происходит первичная сукцессия.
Другой тип антропогенных биогеоценозов – искусственно созданные и удерживаемые в неравновесном положении системы. Это – пахотные земли и другие сельскохозяйственные угодья, которые иногда называют агроценозами. Как правило, они засеваются одной культурой. Для получения максимального урожая человек стремится сохранить только два трофических уровня – собственно культурное растение-продуцент и детритофагов и редуцентов в почве, необходимых для поддержания плодородия. Видовое разнообразие становится минимальным, а экологическая ниша культивируемых растений – максимальной. Понятно, что эта ситуация крайне неустойчива. Культивируемые растения не способны захватить полностью экологическую емкость системы, и фитофаги стараются заполнить пустующие ниши, а дикорастущие растения – конкурировать с выращиваемыми культурами. Человек называет первых «сельскохозяйственными вредителями», а вторых – «сорняками» и вступает с ними в тяжелую борьбу, длящуюся с переменным успехом уже несколько тысячелетий.
Третий тип антропогенных экосистем – большие города, мегаполисы и целые урбанизированные территории. Экологически эти системы абсолютно неустойчвы, и равновесие здесь может существовать только за счет огромных затрат труда, энергии и материалов. Невозможно предсказать, как пойдет сукцессия подобных систем, если прекратится их искусственная поддержка. По счастью, полномасштабные опыты такого рода пока не проводились, а ограниченные «эксперименты», проведенные во время мировых войн, были ужасны, но не репрезентативны. На практике представители дикой природы очень редко способны существовать в урбанизированных районах, так как обычно сразу по многим факторам они оказываются вне своего диапазона толерантности. Загрязнение воздуха отсутствие доступа к чистой воде, дефицит пищи и шум – это только наиболее очевидные из этих факторов. Так происходит и тогда, когда человек был бы только рад сосуществованию с данным видом. Достаточно посмотреть на угнетенные деревья в городских скверах и на оживленных улицах. Вместе с тем, города заселяются нежелательными для человека соседями, очень комфортно там себя чувствующими: крысами, мышами, тараканами и даже «птицами мира» - голубями, которые становятся настоящим бедствием. Ситуацию обычно пытаются исправить с помощью зачастую весьма дорогостоящих, но экологически совершенно безграмотных мер. Желая избавиться от грызунов, рассыпают отраву, вместо того, чтобы тщательно убирать мусор, особенно пищевой. Возле вновь посаженных деревьев оставляются слишком маленькие площадки открытой, не покрытой асфальтом почвы, и деревья гибнут, не получая влаги. Тратятся большие средства на посев газонов и цветов,
но экономятся деньги на их полив. Список можно расширять до бесконечности. Проблема состоит в том, что человек, будучи биологическим видом, в больших городских агломерациях тоже, по-видимому, оказывается вне своего диапазона толерантности. Свидетельствует об этом тот факт, что большие города быстро бы вымерли, если бы их население не подпитывалось за счет неурбанизированных районов.
2. Продуктивность экосистем
По мере того, как человечество с упрямством, достойным лучшего применения, превращает лицо Земли в сплошной антропогенный ландшафт, все большее практическое значение приобретает оценка продуктивности различных экосистем. Человек научился получать энергию для своих производственных нужд самыми различными способами, но энергию для собственного питания он может получать только через фотосинтез. В пищевой цепи человека в основании почти всегда оказываются продуценты, преобразующие энергию Солнца в энергию биомассы органического вещества. Ибо это как раз та энергия, которую впоследствии могут использовать консументы и, в частности, человек. Одновременно те же самые продуценты производят необходимый для дыхания кислород и поглощают углекислый газ, причем скорость газообмена продуцентов прямо пропорциональна их биопродуктивности. Следовательно, в обобщенном виде вопрос об эффективности экосистем формулируется просто: какую энергию может запасти растительность в виде биомассы органического вещества? Сельскохозяйственные угодья, создаваемые человеком, отнюдь не самые продуктивные экосистемы.
Наивысшую удельную продуктивность дают болотистые экосистемы – влажные тропические джунгли, эстуарии, лиманы рек и обычные болота умеренных широт. На первый взгляд они производят бесполезную для человека биомассу, но именно эти экосистемы очищают воздух и стабилизируют состав атмосферы, очищают воду и служат резервуарами для рек и почвенных вод, и, наконец, являются местами размножения для огромного числа рыб и других обитателей вод, используемых в пищу человеком. Занимая 10% площади суши, они создают 40% производимой биомассы. И это без каких-либо усилий со стороны человека! Именно поэтому уничтожение и «окультуривание» этих экосистем есть не только «убийство курицы несущей золотые яйца», но и может оказаться самоубийством для человечества. Вклад пустынь и сухих степей в продуктивность биосферы ничтожен, хотя они уже занимают около четверти поверхности суши и благодаря антропогенному вмешательству имеют тенденцию к быстрому росту. В долгосрочной перспективе борьба с опустыниванием и эрозией почв, то есть превращение малопродуктивных экосистем в продуктивные, - вот разумный путь для антропогенных изменений в биосфере.
Удельная биопродуктивность открытого океана почти столь же низка, как у полупустынь, а его огромная суммарная продуктивность объясняется тем, что он занимает более 50% поверхности Земли, вдвое превосходя всю площадь суши. Попытки использовать открытый океан в качестве серьезного источника продуктов питания в ближайшее время вряд ли могут быть экономически оправданы именно в силу его низкой удельной продуктивности. Однако его роль в стабилизации условий жизни на Земле столь велика, что охрана океана от загрязнения, особенно нефтепродуктами, совершенно необходима.
Нельзя недооценивать и вклад лесов умеренного пояса и тайги в жизнеспособность биосферы. Особенно существенна их относительная устойчивость к антропогенным воздействиям по сравнению с влажными тропическими джунглями.
Тот факт, что удельная продуктивность сельскохозяйственных угодий до сих пор в среднем намного ниже, чем у многих природных экосистем, показывает, что возможности роста производства продуктов питания на существующих площадях еще далеко не исчерпаны. Пример – заливные рисовые плантации, в сущности - антропогенные болотные экосистемы, с их огромными урожаями, получаемые при современной агротехнике.
3. Разрушение экосистем
Естественные экологические факторы – все составные (элементы) естественной среды, которые влияют на существование и развитие организмов и на какие живые существа реагируют реакциями приспособления (за пределами способности приспособления наступает смерть). К естественным факторам относятся: геомагнитное поле Земли; космические излучения; природные лучевые нагрузки; стихийные явления.
Геомагнитное поле Земли – фактор окружающей среды, под воздействием которого протекала многовековая эволюция всего живого на нашей планете. Геомагнитное поле относится к естественным слабым по интенсивности электромагнитным полям. Если бы отсутствовало магнитное поле, условия жизни на Земле, вероятно, были бы другими. Магнитное поле является как бы тормозом, препятствующим проникновению в земную атмосферу солнечной плазмы, обладающей радиоактивными свойствами. Такое же захватывающее действие оказывает геомагнитное поле и на космические лучи (поток заряженных частиц со сверхвысокими скоростями), непрерывно выбрасываемыми Солнцем и образующими корпускулярный поток – солнечный ветер. Благодаря этому, биосфера защищена геомагнитным полем от радиоактивного излучения, посылаемого на Землю Солнцем и другими небесными телами.
Вспышки на Солнце порождают более мощные корпускулярные потоки, возмущающие магнитное поле Земли. В результате быстро и сильно меняются характеристики магнитного поля. Это явление называется магнитной бурей.
Геомагнитное поле – все проникающий и все охватывающий физический фактор, поэтому оно неизбежно оказывает влияние на биосферу. Оно воздействует на все живое, в том числе и на человека. Так, в периоды магнитных бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, инфарктов, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией.
С изменением интенсивности геомагнитного поля связывают годовой прирост деревьев, урожай зерновых культур, увеличение психических заболеваний и дорожных катастроф.
К числу экологических уроков, которые имеют наиболее длинную историю и, пожалуй, принесли биосфере и человеку максимально ощутимый ущерб, следует отнести разрушение экосистем, их опустынивание. Под последним понимается разрушение экосистем до такой степени, что они теряют способность саморегулирования и самовосстановления. Растительность при этом, как правило, уничтожается, почвы теряют свое основное качество – плодородие.
Опустынивание стало сопровождать человека со времени его перехода к ведению примитивного хозяйства. Три основных процесса способствовали этому: эрозия почв, вынос химических элементов с урожаем, вторичное засоление почв при поливном земледелии.
В ряде случаев эти процессы накладывались на неблагоприятное изменение климата, его аридизацию (засушливость). При таких стечениях обстоятельств процессы опустынивания резко интенсифицировались. Интегральный результат различных видов опустынивания к настоящему времени выражается в потере 1,5 – 3 млрд. га плодородных земель за историю человечества.
В ряде случаев, особенно если разрушение земель не сопровождалось аридизацией климата, опустынивание могло идти по типу повторяющихся циклов: экосистема – ее разрушение (катоценоз) – первичная сукцессия. Последняя могла достигать завершающей стадии (климакса) или вновь прерываться опустыниванием.
Рассмотрим такие явления на примере экосистем, свойственных легким (песчаным и супесчаным) почвам. Они более ранимы, чем другие, и подвергаются разрушению и превращаются в пустынные ландшафты.
В этом плане крайне интересны результаты изучения песчаных пространств и ландшафтов известным песковедом профессором А.Г.Гаелем.
Исследования свидетельствуют, что обширные песчаные пространства, расположенные в долинах рек степной зоны, неоднократно подвергались разрушению с переработкой (эрозией) почв ветром и полным или частичным опустыниванием.
Такие явления разрушения и формирования экосистем могли повторяться не раз, что находило отражение в рельефе, ландшафтах и особенно в строении почвенного покрова. Профессор А.Г.Гаель для песков юга и юго-востока России и СНГ выделяет несколько фаз ветровой эрозии (дефляции) песчаных почв и свойственных им экосистем. Первая фаза дефляции песчаных пространств, по Гаелю, имела место после выхода их из-под воды. Она не была связана с деятельностью человека. Такие пески интенсивно перерабатывались ветром, так как не были еще скреплены растительностью. До настоящего времени немного сохранялось ландшафтов, сформировавшихся на таких отложениях. Для них характерны спокойные формы рельефа (пологобугристые, холмистые) с мощными почвами (или их останками) и богатой песчано-степной растительностью. По понижениям, где грунтовые воды залегают неглубоко от поверхности, распространены экосистемы, в которых доминируют древесные и кустарниковык вижды. Такую фазу дефляции песков, которая предшествовала появлению на них растительного покрова, А.Г.Гаель называет афитогенной (безрастительной, дорастительной).
Последующие фазы дефляций были связаны с разрушением экосистем. Наиболее часто причиной разрушений был перевыпас скота. Такие фазы дефляции названы пастушескими, или пасторальными.
В более поздние времена причинами дефляций часто выступало воздействие техники, вспашка целинных почв. Последние явления приобрели большие масштабы в 60-е годы ХХ века при осуществлении программы освоения целинных и залежных земель. Практически все распаханные легкие почвы (песчаные, супесчаные) – около 5 млн.га были превращены в подвижные субстраты с сопутствующими им пыльными бурями.
Потребовались большие усилия для того, чтобы остановить этот процесс лесоразведением, травосеянием, химическими покрытиями и т.п. Возвращение таких земель в интенсивное использование (пастбищный фонд) потребует очень длительного времени.
Опустынивание по описанному выше типу происходит и в настоящее время. Разрушаются ценнейшие черные земли Калмыкии. Географ А.А.Григорьев отмечает, что при норме выпаса на этих землях не более 750 тыс.голов овец, здесь постоянно выпасалось 1млн.650 тыс.голов. Кроме этого, здесь обитали свыше 200 тыс. сайгаков. Пастбища оказались перегруженными в2,5-3 раза. В результате из 3 млн. га пастбищ 650 тыс. га превращены в подвижные пески, а на остальных площадях крайне обеднен растительный покров и начались эрозийные процессы. В целом, по определению Григорьева, Калмыцкая степь превращается в бесплодную пустыню, что можно рассматривать как высшую степень опустынивания.
Катастрофические масштабы приобрело опустынивание на северной окраине Сахары, которая носит название Сахеля (переходная полоса между пустыней и саванной). Здесь опустынивание также обусловлено высокими нагрузками на экосистемы, усугубившимися длительными засухами 60-70 годов прошлого столетия. Есть сведения, что опустыниванию способствовала успешная борьба с мухой цеце. Это позволило резко увеличить поголовье скота, за чем последовал перевыпась, оскудение пастбищ и разрушение экосистем. Стали интенсивно пересыхать колодцы, приходить в движение пески. Скорость их наступления на прилежащие земли и селения достигает 10 км/год. Под угрозой погребения песками оказалась столица Мавритании – г.Нуакшот.
Конечный результат такого явления – массовая гибель скота, голод, высокая смертность населения. Опустынивание, таким образом, превратилось в крупную эколого-социальную катастрофу.
Большие масштабы опустынивание земель имеет и в других засушливых районах. Так, по данным космических съемок процессами опустынивания в той или иной степени затронуто около 53% территории Африки и 34% территории Азии. В странах СНГ опустыниванием охвачены обширные территории Казахстана и Средней Азии, особенно в Приаралье, включая районы прокладки Каракумского канала, долины рек Сырдарьи и Амударьи.
В целом в мире ежегодно около 20 млн. га земель превращаются в пустыню.
Заключение
Научно-техническая революция создала огромные возможности для покорения сил природы, а вместе с тем для ее загрязнения и разрушения. Промышленный процесс сопровождается поступлением в биосферу огромного количества загрязнений, которые могут нарушить природное равновесие и угрожать здоровью людей.
Реальные экологические опасности – опасности, которые уже произошли или существуют, а потенциальные экологические опасности – опасности, которые могут случиться.
Проблемы экологической опасности не безразличны для населения России. Повсеместно создаются общественные организации и объединения, деятельность которых направлена на выявление проблем экологической безопасности, охраны среды и здоровья людей; на распространение достоверной информации о состоянии природной среды и здоровья населения РФ; на проведение общественной экологической экспертизы и оценку экологического риска; защиту прав и интересов граждан, общественный контроль за соблюдением законодательства в области природопользования. От правительства требуется принятие решений для оптимального природопользования. Эти организации имеют свои печатные издания, газеты («Спасение», «Зеленый мир», «Беренгия» и др.), связи с международными организациями, фондами, которые работают в области защиты окружающей среды.
Однако основным и наиболее комплексным универсальным инструментом призвано быть государство, которое должно стать во главе гражданских и общественных организаций в деле защиты каждого индивидуума, всех социальных групп, всего общества в целом. Это его основные функции и предназначение (с которым оно часто не справляется).
Государство призвано быть средством и механизмом реализации заботы в обществе, которое его создает, о жизнеобеспечении и развитии. Оно обслуживает общество, выполняя организующую роль, вырабатывая и реализуя технологию выживания и развития, безопасного существования.
При разработке Концепции и обсуждении важнейших вопросов на Совете безопасности РФ определено, что компонент «экологическая безопасность» входит в структуру национальной безопасности государства, общества и отдельной личности человека.
В октябре 2007 года в Санкт-Петербурге в рамках слушаний Общественной палаты РФ «О состоянии и перспективах экологического образования и просвещения в России» проходила Всероссийская конференция «Экологическая культура как один из определяющих факторов в решении социально-значимых задач». Конференция проведена с целью анализа состояния и перспектив развития экологического образования в России.
Признавая важность и значимость формирования экологической культуры, необходимость осуществления деятельности по непрерывному экологическому образованию населения, участники конференции обсудили ряд социальных проблем, решение которых связано с обобщением широкого мировоззренческого опыта, оригинальных идей, глубоких знаний и практического опыта в сфере экологических отношений.
На заключительном Пленарном заседании была принята резолюция, в которой говорится что участники конференции считают целесообразным:
- подтвердить, что создание условий для сохранения среды обитания и развития сферы образования является одним из основных направлений обеспечения национальной безопасности Российской Федерации;
- уделить внимание повышению уровня экологической компетентности при подготовке профессиональных кадров;
- экологизировать воспитательный процесс, возрождать духовные ценности, формировать экологическое сознание общества и личности, природосообразные стереотипы поведения;
- рассматривать в качестве одной из основных сфер интересов экологического образования адаптацию и социализацию детей и молодежи, преемственность поколений;
- содействовать возрождению и сохранению экологических традиций народов России, развитию экоэтнопедагогики;
- воспитывать у каждого нового поколения жителей России национальное самосознание, открытое для восприятия этнического своеобразия культур других народов;
- отметить возрастающую роль учреждений дополнительного образования в формировании экологической культуры;
- консолидировать усилия различных ведомств по решению вопросов, касающихся проблем экологического образования и воспитания;
- обеспечить подготовку и выпуск экологически компетентных специалистов, способных к ответственному участию в социально-значимых проектах;
- содействовать финансовому обеспечению образовательных учреждений разного уровня с целью реализации программ по формированию экологической культуры;
- выработать механизмы, способствующие широкому освещению в СМИ необходимости формирования экологической культуры;
- обеспечивать контроль за недопущением реализации обществом саморазрушительных, экологически необоснованных проектов, затрагивающих социоприродные интересы страны в целом.
Таким образом, сделан еще один значимый шаг на пути к успешному решению социально-значимых задач, стоящих перед современным российским обществом.
Список использованной литературы
Экология. Учеб.пособие под редакцией профессора С.А.Боголюбова – Москва, издательство «Знание», 1999г.
Гальперин М.В. Общая экология. Учебник – Москва, «ФОРУМ-ИНФА-М», 2006г.
Потапов А.Д. Экология. Учебник 2-е издание, исправленное и дополненное. Москва, «Высшая школа», 2004г.
Н.М.Чернова, А.М.Былова. Экология. Москва, «Просвещение»,1981г.
«Вестник экологического образования в России» №1 (№47) 2008, Москва.
1