ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

10. Антропогенные воздействия на биосферу

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Биосфера, динамичная планетарная экосистема, вовсе периоды своего эволюционногоразвития постоянно изме­нялась подвоздействием различных природныхпроцессов. В результате длительнойэволюции биосфера выработала способ­ностьк саморегуляции и нейтрализациинегативных процес­сов. Достигалосьэто посредством сложного механизмакруго­ворота веществ.

Главным событиемэволюции биосферы признавалосьпри­способление организмов кизменившимся внешним условиям. Гарантомдина­мической устойчивости биосферыв течение многих лет служила естественнаябиота в виде сообществ и экосистем внеобходимом объеме.

Однакопо мере возникновения, совершенствованияи рас­пространения новых технологий(охота—земледельческая куль­тура— промышленнаяреволюция) планетарная экосистема,адаптированная к воздействию природныхфакторов, все в боль­шей степени сталаиспытывать влияние новых небывалых посиле, мощности и разнообразию воздействий.Вызваны они че­ловеком, а потомуназываются антропогенными. Подантропогеннымивоздействиямипонимают деятельность, связанную среализацией экономических, военных,рекреационных, куль­турных и другихинтересов человека, вносящую физические,химические, биологические и другиеизменения в окружающую природную среду.

Известныйэколог Б. Коммонер(1974) выделялпять, по его мнению, основных видоввмешательства человека в эколо­гическиепроцессы:

— упрощениеэкосистемы и разрыв биологическихциклов;

— концентрациярассеянной энергии в виде тепловогозагряз­нения;

— ростядовитых отходов от химическихпроизводств;

— введениев экосистему новых видов;

—появлениегенетических изменений в организмахрастений и животных.

Подавляющаячасть антропогенных воздействий носитце­ленаправленныйхарактер, т. е. осуществляется человекомсо­знательно во имя достиженияконкретных целей.

Нарушениеосновных систем жизнеобеспечениябиосферы связаны в первую очередь сцеленаправленными антропоген­нымивоздействиями. По своей природе, глубинеи площади распространения, временидействия и характеру приложения онимогут быть различными.

Анализэкологических последствий антропогенныхвоздей­ствий позволяет разделить всеих виды наположительные и отрицательные(негативные). К положительнымвоздействи­ям человека на биосферуможно отнести воспроизводство при­родныхресурсов, восстановление запасовподземных вод, рекультивацию земель наместе разработок полезных ископаемыхи некоторые другие мероприя­тия.

Отрицательное(негативное) воздействие человека набио­сферу проявляется в самыхразнообразных масштабных ак­циях:вырубке леса на больших площадях,истощении запасов пресных подземныхвод, засолении и опустынивании земель,резком сокращении численности, а такжевидов животных и растений, и т. д.

Главнейшими наиболее распространенным видомотрица­тельного воздействия человекана биосферу является загрязне­ние.Большинство экологических ситуаций вмире так или иначе связаны с загрязнениемокружающей природной среды (кислотныедожди, опасные от­ходы и т. д.). Поэтомупонятие «загрязнение» рассмотримпо­дробнее.

Загрязнениемназывают поступление в окружающуюпри­родную среду любых твердых, жидкихи газообразных веществ, микроорганизмовили энергий (в виде звуков, шумов,излуче­ний) в количествах, вредныхдля здоровья человека, живот­ных,состояния растений и экосистем.

Болееразвернутую характеристику этогопонятия приводит известный французскийученый Ф.

Рамад: «Загрязнениеестьнеблагоприятное изменение окружающейсреды, которое целиком или частичноявляется результатом человеческойдея­тельности, прямо или косвенноменяет распределение прихо­дящейэнергии, уровни радиации, физико-химическиесвойст­ва окружающей среды и условиясуществования живых существ. Этиизменения могут влиять на человекапрямо или через сель­скохозяйственнуюпродукцию, через воду или другиебиологи­ческие продукты (вещества)».

Пообъектам загрязнения различаютзагрязнениеповерхно­стныхи подземныхвод, загрязнение атмосферного воздуха,загрязнение почви т. д. В последние годы актуальнымистали и проблемы, связанныес загрязнением околоземного космиче­скогопространства.

Источникамиантропогенногозагрязнения,наиболее опас­ного для популяцийлюбых организмов, являются промыш­ленныепредприятия (химические, металлургические,целлюлозно-бумажные, строительныхматериалов и др.

), теп­лоэнергетика,транспорт, сельскохозяйственноепроизводст­во и другие технологии.Под влиянием урбанизации загрязненытерритории крупных городов и промышленныхагломераций.

Природнымизагрязнителями могутбыть пыльные бури, вулканический пепел,селевые по­токи и др.

Повидам загрязнений выделяют химическое,физическое и биологическоезагрязнение (рис.10.1). По своим масштабами распростране­нию загрязнение можетбыть локальным,регио­нальными глобальным.

Количествозагрязняющих веществ в мире огромно, ичис­ло их по мере развития новыхтехнологических процессов по­стояннорастет. В этом отношении «приоритет»,как в локаль­ном, так и в глобальноммасштабе, ученые отдают следующимзагрязняющим веществам:

диоксидусеры (с учетомэффектов вымывания диоксида се­ры изатмосферы и попадания образующихсясерной кисло­ты и сульфатов нарастительность, почву и в водоемы);

тяжелымметаллам: впервую очередь свинцу, кадмию и особеннортути (с учетом ее миграции и превраще­нияв высокотоксичную метилртуть);

— некоторымканцерогеннымвеществам,в частности бенз(а)пирену;

нефтии нефтепродуктамв морях и океанах;

— хлорорганическимпестицидам(в сельских районах);

оксидууглерода и оксидам азота(в городах).

Под видамизагрязнений понимают также любыенежела­тельные для экосистемантропогенные изменения

ингредиентное(минеральное и органическое) загрязнениекак совокупность веществ, чуждыхестественным биогеоценозам (например,

Рис.10.1. Видызагрязнения окружающей среды

бытовые стоки,ядохимикаты, продук­ты сгорания и т.д);

параметрическоезагрязнение, связанное с изменениямика­чественных параметров окружающейсреды (тепловое, шу­мовое, радиационное,электромагнитное);

биоценотическоезагрязнение, вызывающее нарушение всо­ставе и структуре популяций живыхорганизмов (перепро­мысел, акклиматизацияви­дов и т. д.);

стациалъно-деструкционноезагрязнение (стация— местообитания популяции, деструкция— разрушение),связан­ное с нарушением и преобразованиемландшафтов и экоси­стем в процессеприродопользования (регулированиево­дотоков, урбанизация, вырубкалесных насаждений и пр.).

Можноотметить, что воздейст­вие человекана биосферу в целом и на отдельные еекомпонен­ты (атмосферу, гидросферу,литосферу и биотические сообще­ства)достигло к настоящему временибеспрецедентных разме­ров.

Современноесостояние планеты Земля оцениваетсякак глобальный экологический кризис.Негативные тенденции этих воздействий человека на биоту носят не тольковыраженный локальный, но и глобаль­ныйхарактер.

Источник: https://studfile.net/preview/5566125/page:26/

Антропогенное воздействие на биосферу

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Под антропогенным воздействием понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую в окружающую среду физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду.

Американский эколог Б.Коммонер выделил пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы:

– упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов (распашка земель, вырубка лесов и т.д.);

– концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;

– рост ядовитых отходов;

– введение в экосистему новых видов;

– появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Глубина экологических последствий воздействия человека на природу зависит от нескольких переменных: численности населения, стиля жизни и экологического сознания. Подавляющее большинство воздействий носит целенаправленный характер, т.е.

осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Так по оценке ВОЗ, из более 6 млн. известных химических соединений практически используется человеком в хозяйственной деятельности около 500 тыс. Из них примерно 40 тыс.

обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. – являются токсикантами.

Но существуют и стихийные (непроизвольные) антропогенные воздействия, имеющие негативный характер последствий. Пример: процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки; воздействие пестицидов и удобрений, используемых в сельском хозяйстве.

В результате воздействия человека на составляющие биосферы происходит дестабилизация природной среды. К числу основных факторов дестабилизации относятся:

– рост потребления природных ресурсов и их сокращение;

– рост населения планеты при сокращении территорий для обитания;

– деградация основных компонентов биосферы и снижение способности природы к самоподдержанию;

– изменение климата и истощение озонового слоя Земли;

– сокращение биологического разнообразия.

Главнейшим и наиболее распространенным фактором воздействия человека на биосферу является загрязнение.

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду или возникновение в ней любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Загрязнение может возникать в результате естественных причин (природное загрязнение) или под вличнием деятельности человека (антропогенное загрязнение).

Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки и др.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, входящих в состав экосистем, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций.

По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т. д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.

По видам загрязнений выделяют химическое(тяжелые металлы,СПАВ, пестициды и т.п.), физическое(тепловое, шумовое, электромагнитное и т.п.)и биологическое (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и т.п.) загрязнение.

При этом, химические загрязнения делят на первичные и вторичные. Первичные загрязнения – это те загрязнения, которые поступают в окружающую среду из наземных источников выбросов (естественных или антропогенных). Вторичные загрязнения – это результат физико-химических преобразований первичных загрязнений в природной среде.

По своим масштабам и распространению загрязнение может быть локальным (местным), региональным и глобальным.

Одна из классификаций загрязнений, основанная на системном подходе, сделана Г. В. Стадницким и А. И. Родионовым (1988). Авторы под загрязнениями понимают любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения и делят его на

ингредиентное(минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания в ДВС и т. д.);

параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);

биоценотическоезагрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т. д.);

стациально-деструкционное загрязнение (стация – место обитания популяции, деструкция – разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр.).

Исследуя загрязнения окружающей среды, необходимо учитывать вид и источник загрязнения и экологические последствия, которые они вызывают.

Предыдущая15161718192021222324252627282930Следующая

Дата добавления: 2015-05-19; просмотров: 5430; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/3-52317.html

Особенности воздействия на биосферу земли природных и техногенных

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

На протяжении всей истории с момента образования Солнечной системы наша планета подвергается воздействию различного рода излучений космического, солнечного и околоземного происхождения. Наибольшее влияние на биосферу Земли и ее геофизические процессы оказывает солнечная активность и ее изменения.

Самыми мощными проявлениями солнечной активности являются вспышки, которые наблюдаются как внезапные усиления яркости отдельных участков Солнца в районе пятна.

Во время вспышек, продолжительность которых может составлять от 20 мин до нескольких часов (в среднем 3 ч), возрастает энергия электронов и изотопов плазмы, оптического, рентгеновского, гамма- и радиоизлучения в планетную систему и в сторону Земли. Частота и мощность вспышек на Солнце меняются с определенной периодичностью — приблизительно через 11,2 года.

С такой периодичностью наблюдаются изменения в биосфере, состоянии здоровья людей, погодно-климатические аномалии и другие земные явления. Многие из указанных факторов сыграли важную роль в развитии живого на Земле.

В ходе эволюции живые организмы не только выработали защитные механизмы от спонтанных изменений многих факторов среды, но и определенным образом включили их в собственные процессы жизнедеятельности (силы тяжести, газовый состав воздуха, метеоусловия, радиация, электромагнитные излучения и др.).

Хозяйственная деятельность человека заметно повлияла на фоновые уровни указанных факторов естественного происхождения и явилась источником новых факторов, чисто техногенного происхождения (химическое загрязнение окружающей среды — атмосферы, литосферы и гидросферы, шумовое «загрязнение» среды обитания* тепловое «загрязнение», изменение радиационного фона и др.).

Как отмечалось, факторы техногенного происхождения — это отходы производства, представляющие собой разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, образующиеся в процессе изготовления продукции.

Образование отходов обусловлено рядом причин, основными из которых являются: несовершенство технологий и оборудования; несоблюдение технологических регламентов; неполнота химических реакций и протекание побочных процессов; изменение качеств и условий подготовки сырья; рост масштабов производства, его концентрация на ограниченных территориях и др.

По агрегатному состоянию отходы производства бывают твердые (порошки или затвердевшие массы и т.п.), жидкие (растворенные в воде или других растворителях — соли, щелочи, кислоты и др.), газообразные (пары органических веществ, дымы, газы, паровоздушные смеси, токсичные примеси и др.).

Наиболее опасные твердые отходы образуются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, на биохимических производствах, в металлургии, при производстве пестицидов и др. Значительные отходы образуются и накапливаются при добыче полезных ископаемых, особенно угольной промышленности (добыча 1 тугля сопровождается подъемом из шахт до 800 т породы). Практически все химические отходы являются токсичными, а воздействие их на человека, животных и растительность зависит от дозы вещества, с которым соприкасается человек или природная среда.

Количественные и качественные характеристики факторов, характеризующих (формирующих) экологическую ситуацию, значительно отличающиеся от адекватных (фоновых) или оптимальных как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, могут приводить к нарушениям установившихся процессов жизнедеятельности, особенно заметным в период развития организма и в патологическом состоянии.

В настоящее время производится огромное количество материалов, новых веществ, технических устройств, предметов бытового назначения, которые в большинстве своем обладают особыми свойствами, несовместимыми с экологическими системами и характеристиками человека. Отходы производства, создаваемые вещества и предметы искусственного происхождения, которые вредят природной среде и здоровью человека, называются ксенобиотиками, т.е. чуждыми жизни. Накапливание ксенобиотиков в биомассе приводит к вымиранию некоторых популяций, упрощению биоценозов с потерей их устойчивости и представляют прямую опасность для здоровья и жизни людей. Наибольшую опасность для окружающей среды и здоровья человека представляют тяжелые металлы, пестициды, диоксины, соединения серы, фосфора, фреоны и др. К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомными массами свыше 50 а.е.м. Наиболее опасными из них по токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и по масштабам распространения являются ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк. Тяжелые металлы и их соединения, концентрируясь в биомассе, характеризуются высокой токсичностью и опасностью для биосферы и человека. Они являются факторами риска сердечно-сосудистых и других заболеваний и, по мнению некоторых специалистов, могут стать более опасными загрязнителями окружающей среды, чем отходы атомных электростанций. Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разными путями. Наибо лее важными источниками тяжелых металлов являются выбросы черной и цветной металлургии при сжигании минерального топлива, обжиге цементного сырья и при других высокотемпературных процессах, а также при орошаемом сельскохозяйственном производстве, внесении в почву высоких доз органических и минеральных удобрений, пестицидов и др. Из всех химических веществ, поступающих в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Пестициды — это многочисленная группа ядохимикатов (химические или биологические препараты), применяемых для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорными растениями, с паразитами сельскохозяйственных животных. Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной группы растений и животных, но и для всей биосферы, так как большинство из них представляет собой устойчивые трудноразлагаемые соединения, только 4—5% внесенного количества которых используется непосредственно, а остальная масса рассеивается в окружающей среде. Обладая свойствами аллергенности, мутагенности и канцерогенное™ и попадая в водоемы, они способствуют развитию злокачественных опухолей, гипертонии и других заболеваний. По химической структуре различают пестициды: хлорор- ганические, фосфорорганические, ртутьорганические, мышьяксодержащие, производные мочевины, цианистые соединения, производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, препараты меди, производные фенола, серы и ее соединений. В сельскохозяйственной практике применяются средства борьбы с сорняками — гербициды. Они бывают общеистребительные, уничтожающие все растения на обрабатываемой площади, и избирательные, губительно действующие только на сорную растительность. Степень опасности пестицидов оценивается по их токсичности (ядовитости), летучести, кумулятивным свойствам и стойкости. Для оценки токсичности пестицидов принято пользоваться средней летальной дозой (ЛД50), вызывающей гибель 50% подопытных животных при однократном поступлении препаратов в желудочно-кишечный тракт. В зависимости от величины ЛД50 пестициды делятся на сильнодействующи? ядовитые вещества, среднесмертельная доза которых менее 50 мг/кг массы животного, высокоядовитые (ЛД50=50—200 мг/кг), среднеядовитые (ЛД50= 200- 1000 мг/Кг) и малоядовитые (ЛД50 gt;1 г/кг). По степени летучести пестициды делятся на очень опасные (насыщающая концентрация больше или равна токсичной), опасные (насыщающая концентрация больше пороговой) и малоопасные (насыщающая концентрация не оказывает порогового действия). Кумуляция пестицидов определяется по коэффициенту кумуляции (Кк), который определяется как отношение суммарной дозы препарата, вызывающей гибель 50% подопытных животных при многократном введении, к дозе, вызывающей гибель 50% животных при однократном введении, т.е. Если Ккlt;1, то вещество обладает сверхкумуляцией; при А'к=1—3. у вещества выраженная кумуляция; при Кк=3—5 — умеренная и при Ккgt;5 — слабовыраженная кумуляция. По стойкости пестициды могут быть: очень стойкие (период разложения на нетоксичные компоненты свыше 2 лет; стойкие (0,5—1 год); умеренно стойкие (1—6 месяцев) и малостойкие (1 месяц). Пестициды используются в разных препаративных формах; в виде дустов-порошков, гранулированных препаратов, суспензий, эмульсий, аэрозолей и фумигантов. Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохозяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Молекулы стойких соединений включаются в природные процессы миграции и круговорот веществ и разносятсявмес- те с атмосферными потоками на большие расстояния. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы. Хлорорганические стойкие пестициды (например, ДДТ (дихлор-(дифенил-трихлор-метил-метан)) обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и воде. Распространение ДДТ имеет глобальный характер. Его создатель Я. Мюллер был удостоен Нобелевской премии. В свое время этот препарат сыграл важную роль в борьбе с такими заболеваниями, как малярия, желтая лихорадка, эпидемия тифа и др. – пестицидов и других загрязняющих веществ в тканях и органах живых организмов намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффициентом накопления (отношение концентрации в организме к концентрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у животных, обитающих в воде: у рыб —10—15 тыс., у моллюсков —до 25 тыс. Неблагоприятное воздействие пестицидов на отдельные популяции (особенно насекомых) приводит к нарушению стабильности экосистем. Неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть и другие элементы, обладают чрезвычайно высокой токсичностью. Вместе с тем пестициды этого класса не способны накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в условиях внешней среды. Диоксины и диоксиноподобные соединения — это вещества, содержащие в своей молекуле атомы хлора (полихлорированные дибензо-р-диоксины, дибензофураны, т.е. полициклические ароматические соединения, а также полихлорированные бифенилы, поливинилхлорид и др.). Эти соединения характеризуются чрезвычайно высокой устойчивостью к химическому и биологическому разложению и являются супертоксикантами, универсальными клеточными ядами, поражающими все живое. Диоксины возникают при производстве других химических веществ в виде примесей (например, при синтезе гексахлорфено- ла, хлорированных фенолов, гербицидов на основе гексахлорбензола и хлордифениловых эфиров), а также при термическом разложении технических продуктов, сжигании осадков сточных вод и других отходов, содержащих полихлорированные бифенилы и поливинилхлорид, а также в металлургической, металлообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Они содержатся в выхлопных газах автомобилей, хлорированной питьевой воде. Из всех техногенных выбросов в атмосферу диоксид серы составляет 95%. Окисляясь и взаимодействуя с водой, сернис тый газ выпадает в виде кислотных дождей, увеличивая кислотность почв, что значительно повышает растворимость всех гумусовых веществ, а это в свою очередь способствует их вымыванию из минеральных горизонтов и усиливает процесс подзолообразования. Фосфорные соединения входят в состав моющих средств и с их остатками попадают в сточные воды. Фосфор входит также в состав инсектицидов (например, хлорофоса). В окружающей среде азот присутствует в газообразном состоянии, а также в виде соединений азотной и азотистой кислот и солей аммония. Азот входит в состав разнообразных органических соединений. Из промышленных выбросов в атмосферу азот попадает в виде оксида и диоксида (N0, N02). Оксиды азота активно участвуют в фотохимических реакциях, продуцируя озон и азотную кислоту. Фреоны, или хладоны, представляют собой группу углеводородов жирного ряда, содержащих хлор, фтор и бром. При контакте с открытым пламенем фреоны разлагаются с образованием токсичных дифтор- и фторхлорфосгена. Для организма человека фреоны нетоксичны, однако их негативное воздействие на окружающую среду проявляется в разрушении озонового слоя. Фреоны не обладают коррозирующим действием, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, имеют высокую пламеподавляющую способность. . Хладоны применяют в качестве хладагентов, препеллентов в аэрозольных упаковках косметических средств, компонентов огнетушащих составов, растворителей и др. В настоящее время одной из острых проблем является утилизация и захоронение радиоактивных отходов, прежде всего отходов АЭС.

. В связи с бурным развитием автомобилизации в последние годы обостряется проблема загрязнения воздушного бассейна компонентами автомобильных выбросов — оксидами азота, бензопиреном, оксидом углерода, наблюдается шумовое загрязнение городов. 

Источник: Михнюк Т.Ф.. Охрана труда и основы экологии : учеб, пособие. 2007

Источник: https://bookucheba.com/voprosi-ekologii/osobennosti-vozdeystviya-biosferu-zemli-65981.html

Техногенные воздействия на биосферу

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Воздействие Последствия
  Изменение энергетики системы на доли процента   Изменение энергетики более чем на 1%     Изменение популяционной системы на 10-20%   Изъятие 70% массы популяционной системы   Кризис системы     Катастрофические изменения в системе, переход ее в качественно новое состояние   Допороговые изменения безвредны, запороговые ведут к разрушению   Деградация системы

Следует заметить, что экологические кризисы антропогенного происхождения имели место и в историческом прошлом. Предпо­лагают, что первый такой кризис произошел несколько десятков тысяч лет назад, в период собирательства, когда деятельность че­ловека привела к обеднению доступных ему ресурсов. Не исклю­чено, что именно в этот период один из двух видов обитавшего тогда на земле человека — Homo neanderthalesis — был вытеснен другим нашим предком — Homo sapiens.

Следующий кризис произошел в конце эпохи палеолита, когда человек освоил достаточно совершенные по тем временам орудия охоты — луки, копья, топоры, искусственные ловушки и загоны. В итоге были выбиты крупные млекопитающие и наступил голод. Численность населения на обширных пространствах Евразии, по данным палеонтологов, сократилась почти на порядок.

От гибели спаслись племена, перешедшие к более продуктив­ным способам ведения хозяйства — земледелию и скотоводству. Это была первая крупномасштабная технологическая революция в истории человечества — переход к неолиту. Произошло это около 10 тыс. лет назад.

Впоследствии были и другие локальные экологические кризи­сы: засоление почв и деградация поливного земледелия, массовое уничтожение лесов для расчистки территории под пастбища, для строительства и отопления жилья и др.

Однако современный кризис отличается от этих примеров ка­чественным образом, так как впервые за всю историю человечества носит глобальный характер. В табл.2.2, составленной В.И. Даниловым-Данильяном и К.С. Лосевым, показаны ожидаемые проявле­ния этого кризиса на период до 2030 г. [9].

Современный глобальный кризис носит системный характер и включает не менее 30 частных экологических проблем. Среди этих проблем к приоритетным, т.е.

связанным либо с полной необрати­мостью, либо с длительными сроками восстановления, относятся изменение климата, сокращение естественных мест обитания, дег­радация озонового слоя, исчезновение биологических видов, рас­пад генома.

Проблемами второго порядка являются загрязнение территории токсичными отходами, кислотные дожди, распростра­нение радионуклидов и др. Среди этих проблем нет ни одной, по которой наблюдалось бы улучшение ситуации. Напротив, набира­ет обороты движение к окончательной потере биосферой устойчи­вости.

Таблица 2.2

Изменения окружающей среды в 1972-1992 гг. и ожидаемые

Тенденции до 2030 г.

№ п/п Характеристики Тенденции 1972-1992 гг. Тенденции до 2030 г.
1.   2.     3.     4.     5.     6.     7.     8.   9. Сокращение площади экосистемы     Потребление первич­ной продукции биоты   Концентрация парниковых газов   Сокращение площади лесов   Деградация земель     Повышение уровня океана   Исчезновение биологических видов   Стихийные бедствия, техногенные катастрофы   Ухудшение качества жизни Скорость сокращения 0,5-1,0% в год     25% в год     Ежегодный рост на доли про­цента   180 тыс. кв. км в год; отноше­ние лесовосстановления к сведению 1:10   Снижение плодородия, накопление загрязнителей засоление     1-2 мм/год     Быстрое исчезновение (1 вид животных в год)   Рост числа на 5-7%, рост ущерба на 5-10%, рост числа жертв на 6-12% в год   Рост бедности, голод, высокая детская смертность, необеспеченность чистой водой, рост генетически заболеваний, аллергия, не хватка лекарств, пандемия, СПИД Почти полная ликвидация естественных экосистем   Рост до 50-60%     Ускорение роста концентрации   Сохранение тенденции     Сокращение сельскохозяйственных уго­дий на душу населения   7 мм/год     Разрушение биосферы     Усиление тенденции   Резкое усиление тенденций

Рассмотрим энергетический аспект глобального экологическо­го кризиса. Биота поглощает около 1014 Вт лучистой энергии Со­лнца, т.е. порядка 0,1% этой энергии, падающей на Землю.

Следо­вательно, чтобы не вызвать существенных изменений климата, человечество также не должно производить больше 1014 Вт, что всего на порядок превышает современный уровень производства энергии.

Однако парниковый эффект, обусловленный технологи­ческой деятельностью, ведет к снижению климатического порога до 1012 Вт. Таким образом, и по этому показателю человечество уже нарушило требование устойчивости по Ле Шателье-Брауну.

Анализируя проблему устойчивости биосферы как самоорга­низующейся системы, следует ответить на вопрос, рассматривать

ли ее как целостный сверхорганизм либо как иерархическую сово­купность автономных экосистем. Первую точку зрения отстаива­ют Дж. Лавлок и А.Я. Кульберг.

Лавлок предложил гипотезу, со­гласно которой биосферу можно рассматривать как единый супе­рорганизм, названный им Gaia.

По мнению Кульберга, биосферу можно рассматривать как систему молекулярных колоний, связан­ных единым биополем, которое имеет также молекулярную структуру и обеспечивает контакт между различными колониями (со­обществами) [15].

Однако биосфера как суперорганизм была бы намного более чувствительна к возмущениям, а потому значительно менее устой­чива.

Тот факт, что биосфера как самоорганизующаяся система существует уже более трех с половиной миллиардов лет, обуслов­лен отсутствием у нее целостной физиологии. Реальная биосфера представляет собой гиперпопуляцию конкурентно взаимодействующих сообществ (экосистем).

Именно такая структура биосфе­ры обеспечивает ей максимальный уровень устойчивости путем динамичной автокорреляции с окружающей средой.

Что касается гипотезы Кульберга, то она не противоречит этой концепции, хотя и не имеет пока достаточно убедительных экспе­риментальных подтверждений. В ч. 4 и 5 будут рассмотрены аль­тернативные субмолекулярные механизмы взаимодействия ло­кальных экосистем.

Учитывая появление данных о наступающем глобальном по­теплении, страны Европейского Союза и Япония в середине 1990-х годов разработали комплекс энергосберегающих технологий.

Странам «третьего мира» было обещано содействие в модерниза­ции их энергосистем.

При этом оказались задетыми финансовые интересы Организации стран-экспортеров нефти (ОПЕК): сокращение выбросов означает сокращение потребления топлива.

Для согласования всех этих противоречивых процессов в де­кабре 1997 г. в Киото был подписан компромиссный протокол к Рамочной конвенции.

В соответствии с этим соглашением разви­тые и постсоциалистические страны, на долю которых приходится основная часть выбросов, взяли на себя коллективное обязатель­ство сократить выброс парниковых газов к 2008-2012 гг. на 5% по сравнению с базовым уровнем 1990 г.

Уникальность этого согла­шения состоит в том, что оно предусматривает механизм перерас­пределения квот выбросов между странами-участниками на дого­ворных началах. Главным лоббистом этой схемы выступили США, на долю которых приходится максимальный процент выбросов:

она дает им возможность без чрезмерных усилий вписаться в со­гласованные квоты. Однако с приходом в Белый дом администра­ции Дж. Буша США вышли из Киотского протокола.

С точки зрения снижения остроты экономического кризиса принцип, положенный в основу этой схемы, явно порочен: вместо усилий по сокращению выбросов создан механизм их поддержа­ния.

Поэтому против этого принципа выступают экологические организации, а также страны Европейского Союза, заинтересован­ные в продаже европейских энергосберегающих технологий. Чтобы снять эти новые противоречия, предлагают различные ме­ханизмы.

По одному из предложенных вариантов страна, продаю­щая свою квоту, должна израсходовать полученные средства на дальнейшее снижение выбросов, причем на величину не меньшую, чем проданная квота.

Пока политики и финансисты спорят, ученые уточняют свои прогнозы. По инициативе ООН была создана Межправительст­венная группа экспертов по изменению климата. В работе приняли участие 2,5 тыс. ведущих специалистов из 60 стран мира. По дан­ным этих экспертов, в XXI в.

следует ожидать повышения средне­годовой температуры на 1-3 градуса. Ожидается, что резко уси­лятся и участятся засухи и наводнения, скорость ураганов может возрасти до 320 км/ч. Уровень Мирового океана поднимется на десятки сантиметров и даже больше.

В результате окажутся затоп­ленными огромные участки территории, на которых стоят Нью-Йорк, Новый Орлеан, Каир, Дакка, Санкт-Петербург, Амстердам и др. США могут потерять до 60% влаги в почве основных районов сельскохозяйственного производства.

В штате Флорида средняя температура июля может достигнуть +96° по Фаренгейту (+45°С), как в знойных тропических пустынях.

По одному из самых мрачных прогнозов возникает опасность приостановки «теплового конвейера» в Атлантическом океане — Гольфстрима и Северо-Атлантического течения.

Тогда теплому и мягкому климату в Европе придет конец, как это уже случалось в прошлые эпохи, последний раз — около 12-14 тыс. лет назад.

В результате, например, в Великобритании установится такой кли­мат, как сейчас на острове Шпицберген.

Из этих прогнозов следует, что соглашения, которые принима­лись в Рио-де-Жанейро, в Киото и других городах, хороши и по­лезны, но явно недостаточны. Они способны замедлить развитие кризиса, но не остановить его.

По мнению одной части специалистов, если считать, что совре­менное антропогенное возмущение разрушает биотическую устой­чивость биосферы, то после распада самосогласованной системы живого на восстановление новой биоты и регенерацию окружаю­щей среды уйдут сотни тысяч лет [9].

В процессе этих изменений на планете будет ликвидирована экологическая ниша, которую в настоящее время занимает биологический вид «человек разум­ный». Поэтому, утверждают эти авторы, «современная цивили­зация не обеспечивает ни нормальных условий жизни человека, ни устойчивого существования жизни на Земле» (В.Г. Горшков, В.

И. Данилов-Данильян, К.Д. Кондратьев и др.).

Не все исследователи согласны со столь категорическими вы­водами. Так, B.C. Голубев с соавторами указывают на ряд методо­логических неточностей в теории биотической регуляции.

Они упоминают, в частности, тот факт, что круговорот биогенов усили­вается вследствие увеличения в атмосфере концентрации углеро­да, а также в результате совершенствования аграрных технологий. Согласно их расчетам, экосистемы суши потребляют часть антро­погенных выбросов и тем самым частично компенсируют воздействие человека.

В качестве основного вывода они приходят к за­ключению, что в настоящее время более правильно говорить не о наступлении катастрофы, а о быстром изменении состояния био­сферы в направлении, неприятном для человека [8].

Отсюда ясно, что и сторонники алармистской точки зрения, и их критики согласны в главном: чтобы преодолеть экологический кризис, человеку необходимо разработать и освоить принципы экохозяиствования и рационального управления антропогенными потоками. Человек должен научиться брать у биосферы не больше, чем она способна отдавать.

Применяя синергетический подход, нельзя не заметить один методологический недостаток представленной модели экологи­ческого кризиса: биосфера рассматривается лишь как пассивный объект разрушительных антропогенных воздействий.

Более точно отражать реальный ход процессов может иерархически более вы­сокая модель «биосфера + техносфера + человек». Преимущество этой теории в том, что она позволяет учесть способность биосферы противодействовать разрушительному для нее техногенному дав­лению со стороны человека.

Эту роль биосфера будет выполнять в полном соответствии с принципом Ле Шателье-Брауна.

Для решения этой задачи биосфера располагает весьма эффек­тивными и давно испытанными на практике механизмами — со-

крушительными эпидемиями и пандемиями. Достижения совре­менной медицины создают у людей головокружение от успехов: мы победили чуму, оспу, холеру, победим и СПИД — биологи обещают скорое решение и этой проблемы.

Но бактериальные и особенно вирусные инфекции коварны. Эволюция в царстве виры идет в миллионы раз быстрее, чем в мире макроорганизмов.

В наше время к этому добавились новые факто­ры: насыщение сферы обитания микроорганизмов химически активными веществами и радионуклидами и как следствие увеличе­ние частоты мутаций, высокая плотность и миграция «хозяев» возбудителей инфекций — людей, ослабление их защитных им­мунных систем и др.

Следуя концепции циклизма, можно построить эволюционную модель пандемий, распространявшихся в течение последней тыся­чи лет в масштабах континентов. При этом обращает на себя вни­мание грозная особенность явления — каждый следующий пандемический цикл не походил на предыдущий.

Бактериальный возбу­дитель (чума) был сменен сначала вирусным возбудителем с ДНК-геномом (оспа), а затем — возбудителями с РНК-геномами (грипп, вирус иммунодефицита человека — ВИЧ).

Изменялись и механиз­мы их передачи: укусы насекомых (чума), воздушно-капельное заражение (оспа, грипп) и, наконец, половой и гематогенный ме­ханизмы (ВИЧ). Каждый раз при этом у человека уменьшался набор профилактических средств противодействия новым инфек­циям.

В случае ВИЧ в распоряжении человека вообще не осталось механизмов, способных естественным путем остановить его распространение.

Из этой модели следует вывод: что стратегия паразитизма со­стоит в том, что каждый следующий инфекционный цикл на шаг опережает готовность человека противодействовать очередному наступлению на него. Второй вывод состоит в том, что оружие, которое биосфера выбирает в своем противоборстве с человеком, становится все более изощренным и все более эффективным.

Третий вывод касается фактора времени. Мы уже отмечали, что скорость эволюционных процессов в мире вирусов на много по­рядков превышает ее величину для фауны.

Различие хода времени в мире человека и в мире вирусов проявляется в характере панде­мий. В случае оспы мал инкубационный период, инфекция разви­вается быстро и заканчивается гибелью 30% заболевших.

В случае СПИДа течение болезни может затягиваться на годы, но заканчи­вается гибелью с вероятностью 100%. Можно предположить, что

инфекции XXI в. приобретут наследственный характер — возник­нут популяции больных и ослабленных людей. С другой стороны, можно ожидать появления быстротекущих аналогов ВИЧ с ком­бинированными механизмами распространения.

Не менее вероят­но возникновение стойких и эффективных линий вирусов, способ­ных поражать кровеносные и лимфатические сосуды, а также ней­ронную сеть головного мозга. И наконец, нельзя исключить воз­действий на геном человека.

В результате этих процессов тернарная модель «биосфера + техносфера + человек» может обеспечить биосфере значительно более высокую устойчивость, чем стандартная бинарная модель.

Ценой, которую в этом случае биосфере придется заплатить за следование принципу Ле Шателье-Брауна, окажется «схлопывание» экологической ниши одного-единственного из миллионов биологических видов — вида «человек разумный».

Глава 2.2

ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ

В 1798 г. Томас Мальтус опубликовал книгу «Опыт о законе народонаселения». В ней была построена первая математическая модель роста народонаселения.

В основу этой модели был положен популяционный принцип, получивший впоследствии имя автора: рост населения подчиняется экспоненциальному закону, а произ­водство пищи — линейному. Отсюда следуют жесткие выводы: рост человечества ограничивается ресурсами, а рождаемость — голодом.

Наряду с голодом войны и эпидемии, полагал Мальтус, — это те механизмы, благодаря которым человечеству удается избе­жать катастрофы.

За столь крайние выводы Маркс полвека спустя назвал его шарлатаном. Но Маркс ошибался: справедливо критикуя Маль­туса за излишний ригоризм выводов, он не заметил в его трудах главного — научной постановки проблемы, которая к рубежу XX-XXI столетий приобрела исключительно большую степень остроты.

Вместе с А.Р. Тюрго Мальтусу принадлежит также открытие закона убывающей отдачи, согласно которому вследствие оскуде-

ния почв каждое последующее усовершенствование дает все менее значительный эффект. В применении к сельскому хозяйству этот закон убывающего плодородия действует в рамках единой аграр­ной технологии, но при ее смене может нарушаться.

Согласно Н.Ф. Реймерсу, из этого общего закона следует не­сколько более частных:

1. Закон снижения природоемкости готовой продукции.

2. Закон увеличения темпов оборота вовлекаемых природных ресурсов.

3. Закон неустранимости отходов хозяйственной деятельности.

Например, замена на железных дорогах паровозов на электро- или тепловозы уменьшает количество отходов на железнодорожном транспорте, но одновременно ведет к их увеличению при добыче первичных энергоресурсов.

Или другой пример: переход к эколо­гически, казалось бы, чистой солнечной энергетике потребует раз­ворачивания в массовых масштабах производства кремниевых фотопроизводителей — и соответственно повлечет рост отходов [29].

При переходе к бинарной системе «биосфера + техносфера» в качестве следствия из этих законов вытекают так называемые же­лезные законы охраны природы, установленные Эрлихом:

1. Уничтоженный вид или экосистема не восстанавливается. Эволюция необратима.

2. Рост народонаселения и охрана природы принципиально противоречат друг другу.

3. Безудержный экономический рост также противоречит охра­не природы.

Из этих законов видно, насколько тесно связаны между собой обе проблемы — роста народонаселения и устойчивости биосферы.

В настоящее время темп роста численности населения Земли увеличивается. Ежедневно на Земле становится больше на 250 тыс. человек, причем почти весь прирост приходится на развивающие­ся страны.

Постоянный рост населения мира требует наращивания производства энергии и пищи, потребления природных ресурсов, что приводит к все возрастающему антропогенному давлению на биосферу.

Поэтому проблему роста населения характеризуют как демографический взрыв, способный оказать губительное действие на планету.

Скорость роста народонаселения составляет 1,73% в год. Как предсказать демографическую ситуацию в XXI в.? С этой целью разрабатываются прогнозные методы демографии. Эти методы достаточно сложны. Например, в модели Е.Н. Хрисанфовой и

И.В. Перевозчикова используется около 40 факторов и густая сеть связей между ними. Трудность состоит, однако, в том, что коэффи­циенты, входящие в уравнения, описывающие демографическую модель, строго говоря, должны быть представлены в виде интегро-дифференциальных операторов. Все это делает глубокий прогноз малодостоверным [32].

В табл. 2.3 приведены усредненные значения сводных данных динамики численности населения Земли за последние 2000 лет, обобщенные Дж. Коэном. А в табл. 2.4 приведены данные по насе­лению десяти крупнейших стран мира по состоянию на 2000 г.

Таблица 2.3

Рост населения мира

Год Численность, млн. человек Год Численность, млн. человек
10 200
12 000

Таблица 2.4



Источник: https://infopedia.su/10xd5ac.html

Book for ucheba
Добавить комментарий