Антропогенное загрязнение и разрушение местообитаний

Высокий уровень и быстрое нарастание совокупной антропогенной нагрузки на природу, усиление разрушающего воздействия хозяйствен­ной деятельности человека имеют серьезные не только экологические, но и социальные, экономические и биологические последствия:

- психологические стрессы;

- шум транспорта;

- рост преступности;

- деградация природного ландшафта в пригородной зоне (рекреацион­ные объекты пригородов, размещение вредных производств и т. д.);

- проблемы снабжения продовольствием, водой и энергией и т. д.

Биотический круговорот веществ в природе образует замкнутые циклы в отличие от антропогенного массообмена, который существенно ра­зомкнут как в качественном, так и в количественном отношении. Возоб­новлена может быть только часть изъятых человеком из природы биоло­гических ресурсов. Биотой может быть утилизирована или нейтрализована (в результате биогеохимической миграции веществ) только часть отходов производства. Однако в современную эпоху темпы возобновления, ути­лизации и нейтрализации ресурсов и отходов отстают от темпов изъятия этих ресурсов и загрязнения среды.

Антропогенные воздействия оказывают влияние и на круговорот во­ды, кислорода, углерода, азота, фосфора, серы.

В одних случаях влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды может быть целенаправленным, в других — случайным, непредусмотренным. Так, количество осадков в промышленных регионах обычно увеличивается, т. к. обилие мельчайших частиц минеральных веществ ускоряет конденсацию водяных паров. Сток воды усиливается в результате уничтожения растительного покрова, а все это может привес­ти (и приводит) к наводнениям.

Жизнедеятельность живых организмов поддерживается определенным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Антропогенное воз­действие оказывает заметное влияние на круговорот кислорода в биосфере.

- с развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения;

- сокращается поступление кислорода в атмосферу из-за уменьшения площадей лесов, степей и увеличения площадей пустынь;

- сокращается число продуцентов кислорода и в водных экосистемах. Глав­ная причина — загрязнение океанов и морей, рек и озер. По расчетам спе­циалистов, в ближайшие 150 лет количество кислорода в атмосфере может сократиться на '/з ^по сравнению с его содержанием в конце XX в. Деятельность человека нарушает естественный баланс круговорота уг­лерода. Глобальное равновесие сильно сдвинуто во всех его звеньях, по­скольку:

- при сгорании топлива при существующем уровне его потребления ежегодно в атмосферу дополнительно поступает 5—6 х 10⁹ т углерода; выжигание тропических лесов для расширения пашни, необходимого в связи с ежегодным приростом населения в тропических и субтропи­ческих странах на 2, 4%, приводит к высвобождению в виде углеки­слого газа около 5-6 х 10⁸ т углерода ежегодно;

- примерно такое же количество органического углерода фитомассы тропических лесов переходит в атмосферу вследствие лесозаготовок, при которых вывозится в виде древесины только часть фитомассы, а отходы и поврежденные деревья сгнивают и минерализуются;

- из почвы пашен, в первую очередь тропиков, в атмосферу ежегодно переходит еще 3 х 10⁸ т углерода, первоначально содержащегося в ор­ганическом веществе почвы.

Общее количество органического углерода, потерянное всеми назем­ными экосистемами, включая и нетропические, за исторический период составляет около 7 х 10^й т. Таким образом, антропогенные процессы существенно сдвигают биосферный баланс углерода в сторону увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере.

Помимо этого человечество вмешивается в круговорот азота. Фикса­ция атмосферного азота промышленностью (более 30 млн тонн в год) составила к концу XX в. не менее '/₃ общего поступления соединений азота на поверхность суши и в океан. Кроме того, хозяйственная дея­тельность человека увеличила в полтора раза поступление азота в био­сферу (по сравнению с тем количеством, которое вносилось до промыш­ленной революции). Денитрификация, приводящая к выводу азота из экосистем, составляет около 83 млн т в год и ежегодно в биосфере нака­пливается до 9 млн т азота в связанной форме. Поток связанного азота, потребляемого непосредственно человечеством в виде пищевого белка и одежды, при годовой норме 5 кг может составить В 2010 г. 38 млн т.

Кроме того, окислы азота, попадая в атмосферу, играют существен­ную роль в образовании смога.

Избыток нитратов, попадающих в водоемы в результате неразумного применения удобрений в сельском хозяйстве, приводит к развитию в этих водоемах колоссальных популяций водорослей и эвтрофикации водо­емов. Выбросы аммиака и различных окислов азота в атмосферу состав­ляют ежегодно 200-350 млн т, определенная часть которых возвращается на поверхность почвы или водоемов в виде " кислотных осадков", вызы­вающих губительное изменение в экосистемах.

В связи с тем, что на Земле запасы фосфора — важного элемента для функционирования экосистем — малы (его содержание в земной коре не превышает 1%), любое воздействие человека на биогеохимический кру­говорот фосфора имеет ряд отрицательных последствий. Потери фосфора делают его круговорот менее замкнутым. Эти нарушения связаны со сле­дующими антропогенными факторами:

- извлечение фосфора из руд и шлаков, производство и применение удобрений для сельского хозяйства;

- производство препаратов, содержащих фосфор и используемых в про­мышленности и быту;

- производство большого количества фосфорсодержащих продуктов и кор­мов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения;

- добыча морепродуктов и потребление их на суше, что влечет за собой перераспределение биогенных факторов из океана на сушу.

Замена природных биоценозов агроценозами сопровождается утратой значительных запасов фосфора, т. к. его содержание в фитомассе лесов и луговых степей достигает нередко десятков килограммов на гектар, а в лесных подстилках — еще больше.

Потери фосфора при водной эрозии почв также весьма значительны. Эродируемые почвы теряют в год до 25 кг фосфора с 1 гектара.

Попавший в реки фосфор только частично поступает в океан. Часть его удерживается в водохранилищах, опять же стимулируя их эвтрофикацию, т. е. наблюдается перекачка фосфора из горных пород в клетки си­не-зеленых водорослей, накапливающихся в эвтрофицированных водо­емах. Объем миграции фосфора по этим цепям примерно такой же как при естественном процессе его поступления с речными стоками в воды Мирового океана, который составляет около 2 млн т.

Общее количество серы, вовлеченное в ее биогеохимический цикл, оценивается следующими цифрами (в год): из океана в атмосферу посту­пает 82 млн т, с суши в атмосферу — 130 млн т. Антропогенные источни­ки дают 46% поступления серы с суши в атмосферу, и практически все ее соединения, поступившие туда техногенным путем в виде окислов и других соединений, возвращаются на поверхность земли и оказывают губительное действие на экосистемы.

Один из основных антропогенных источников серы, поступающих в ат­мосферу, — это сера, накопленная живым веществом биосфер далекого прошлого и возвращаемая в современную биосферу " залпом". По прогнозам, глобальные выбросы техногенных окислов серы по сравнению с началом 70-х гг. XX в. к 2010 г. могут увеличиться в 4 раза. Такое перенасыщение приведет к значительному изменению естественного круговорота серы в природе.

Большая часть диоксида серы в течение нескольких дней после вы­броса в атмосферу превращается в сульфаты и серную кислоту. Высокое содержание серы в воздухе непосредственно влияет на увеличение забо­леваемости людей и даже на рост смертности.