Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Изменение экосистем
Несмотря на длительность существования различных экосистем, в природе нередко складываются такие условия, когда виды резко снижают свою численность и даже исчезают из экосистемы. При этом другие виды этого же трофического уровня от этого выигрывают, и их численность растет. В целом постепенно происходит процесс замещения одних видов другими, называемый сукцессией. Сукцессия — естественное явление, в современных условиях наиболее часто оно обусловлено вмешательством человека. В природе в процессе своего развития сообщество живых организмов изменяет среду таким образом, что она становится неблагоприятной для других сообществ, формирование которых делает среду еще более неблагоприятной для первых. В результате происходит постепенное превращение одних экосистем в другие. Как правило, этот процесс проходит несколько стадий, в результате чего достигается популяционное равновесие. В случае, если развитие экосистемы происходит на незаселенных ранее участках, то такой процесс называется первичной сукцессией. Так, на первоначально голой скале можно наблюдать появление мхов, которые неприхотливы, в случае засухи переходят в покоящееся состояние, но не гибнут. При этом им хватает для жизни небольшого количества влаги, скапливающейся на скале. Постепенно мхи разрастаются и, улавливая частицы породы, экскременты птиц, формируют почву. В дальнейшем на сформировавшейся почве способны поселиться семенные растения. При этом мхи удерживают воду, необходимую их корням. Крупные растения разрушают скалу своими корнями, а опавшие листья не дают расти мхам и другим мелким видам, начавшим сукцессию. Постепенно на голой скале произойдет замена мхов травами, а затем и лесом. Восстановление экосистем, когда-то существовавших на данной территории, называется вторичной сукцессией. Если лужайку леса перекопать, то на следующий год на ней будут произрастать виды, приспособленные к свежевспаханной почве - сныть, крапива, лебеда, и только через несколько лет в случае отсутствия перекопки вернутся травы, составлявшие первоначальную лужайку. Как для первичной, так и для вторичной сукцессии необходим источник семян, спор растений, а также животных, способных заселить места обитания. Для вторичной сукцессии важным фактором является наличие пло дородного слоя земли. Если плодородный слой земли уничтожен, то сукцессия может пойти по типу первичной. Процесс сукцессии завершается стадией, когда все виды, образующие экосистему, сохраняют относительно постоянную численность видов на всех трофических уровнях. Такое равновесное состояние называется климаксом, а экосистема — климаксовой. В зависимости от абиотических условий формируются неодинаковые климаксовые экосистемы. В холодном климате - это тундра, в жарком климате - пустыня. Основные биомы представлены климаксовыми экосистемами. В зависимости от степени нарушения равновесия в экосистеме изменения могут происходить быстро — за годы — или медленно - за тысячелетня. Сукцессия - это длительный процесс замещения одних видов, составляющих трофический уровень, другим. Переход одних экосистем к другим не влияет на сбалансированность мета-экосистемы — биосферы. Однако возможны и резкие изменения, в результате которых происходит популяционный взрыв некоторых видов за счет гибели других. В таком случае говорят об экологическом нарушении. Как правило, такие нарушения могут возникнуть при катастрофах природного характера (наводнение, пожар, извержение вулкана или вследствие деятельности человека, например, сброса богатых органическими веществами стоков в естественный водоем, что вызывает бурный рост сине-зеленых водорослей, снижение уровня кислорода, гибель рыб и т.д.). Наконец, изменения в экосистеме могут быть столь значительными, что ни один компонент экосистемы не сохраняется; тогда говорят о гибели экосистемы. В то же время глобальная экосистема - биосфера -за счет бесчисленного множества экосистем нижних уровней организации, многочисленного дублирования функций и многообразия видов, населяющих Землю, находится в равновесном состоянии. Человеческая популяция подчиняется тем же законам, что и любая другая популяция, с той лишь разницей, что человек своими действиями снижает сопротивление среды, создавая искусственную экологическую нишу, распространился в ней и живет в самых разнообразных условиях, нарушив при этом практически все экологические балансы. С помощью техники и технологий человек эксплуатирует природные ресурсы вплоть до полного их истощения, приводя К исчезновению видов и целых экосистем. В отличие от животных и растений человек, не встречая естественных врагов, создает искусственные меры, защиты, трансформирующие окружающую природную среду. Известный американский биолог Барри Комонер очень наглядно и доходчиво изложил основные законы экологии, действующие в окружающем нас мире, обобщающие все выше рассмотренные закономерности. • Все связано со всем. Изменения, произведенные в одном компоненте экосистемы, могут привести к неблагоприятным последствиям в функционировании всей экосистемы. Не всегда разумная деятельность человека способна предвидеть последствия своей деятельности. • Все должно куда-то деваться. Бытовые и производственные отходы, попадая в природную среду, не исчезают бесследно. У природы все меньше остается запасов прочности, чтобы справляться с переработкой загрязняющих веществ, и этот факт является основным, разрушающим естественные экосистемы, биосферы и оказывающим вредное влияние на человека. • Природа знает лучше. Человеческое общество самонадеянно преобразовывает природу, нарушая ход естественных процессов. Последствия преобразований, призванных улучшить среду обитания человека, делают ее все менее благоприятной для жизни всех существ на Земле и постепенно самого человека. • Ничто не дается даром. Человек не может бесконечно расходовать природные ресурсы, загрязнять окружающую природу. Человечество должно осознать, что любые его действия оплачены расходом природных ресурсов. Все виды взаимодействия человека с природой должны оцениваться с точки зрения сохранения природных экосистем. Очень важно, чтобы не только общество, но и каждый человек осознал, что законы природы более строги, чем законы, которые создаются человечеством. Они не знают исключения, и любые попытки нарушить законы природы заканчиваются неудачей. Знание законов природы и использование этих знании в своей ежедневной практической деятельности необходимы врачу. Здоровье и принципы его сохранения также вытекают из законов природы. Здоровье - это труд самого человека под руководством врача как советчика и доброго друга — ведь ничто не дается даром. Любые попытки вернуть здоровье при помощи различных панацей — это, скорее, глупость, невежество или обман, что более вероятно, чем исключение из законов природы. В современном обществе вопросы экологии наиболее актуальны. Во всем мире создаются системы всеобщего экологического образования. Врач должен быть основным проводником экологических знаний и мировоззрения среди людей — это залог успеха в возможном изменении взглядов человечества на природу и путь к сохранению жизни на Земле.
Антропогенные изменения природной среды. Глобальные экологические проблемы В преддверии третьего тысячелетия человечество вступило в такой период своего развития, когда определяется как реальность предсказание В.И. Вернадского о том, что хозяйственная деятельность человека становится геологической силой, способной изменить мир, поставив его на грань глобальной экологической катастрофы. Современный мир характеризуется тем, что экономическое и социальное развитие общества пришло к явному противоречию с ограниченными ресурсово с производителями и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Анализируя сегодняшние экологические проблемы, следует помнить, что каждое поколение людей оставляет потомкам не только замечательные плоды своего труда, умения, талантов, но и доли оскуднения природной среды, загрязнения атмосферного воздуха и природных вод, деградацию почв и ландшафтов. В течение многих веков деятельность человека наложила неизгладимый отпечаток на земную природу, и сейчас можно говорить о новом состоянии области жизни — техносфере. В настоящее время среда, окружающая человека, состоит как бы из четырех неразрывно связанных между собой компонентов, или подсистем: собственно природной среды, среды, порожденной агротехникой, искусственно созданной среды, социальной среды. Природная среда, окружающая человека, — факторы чисто естественного или природного системного происхождения, - способна к самоподдержанию и саморегуляции без корригирующего воздействия со стороны человека. Эта среда прямо или косвенно, осознанно или неосознанно, оказывает воздействие как на отдельного человека, так и на все человечество в целом. К числу этих факторов относятся тепловое и волновое воздействия, химический и динамический характер атмосферы, водный фактор, ландшафт, погода, климат, плотность населения. Агротехническая среда — эта модификация природной среды, искусственно преобразованной людьми, для нее характерно осуществление системного самоподдерживания — это пахотные земли, грунтовые дороги, зеленые насаждения; другими словами, это видоизмененная человеком природная среда. Она не может существовать в том виде, в каком находится в настоящее время, для ее поддержания требуются определенные усилия человека. И, наконец, весь искусственный мир, созданный человеком - среда, которой нет аналогов в естественной природе. Это - не «очеловеченная природа», а природа, в корне преобразованная человеком: асфальт, бетон, технологическое оборудование, все искусственно созданные материалы и т.п. Социальная среда - это общественные отношения, в которые вступает человек, ставя свое поведение в зависимости от поведения других людей, социальных групп, в которые он включен, культуры, создаваемой им, понимаемые как совокупность всех материальных и духовных ценностей, появившихся в результате материального и духовного вмешательства человека в природу, общество а мышление. Наиболее значимыми элементами социальной среды человека являются общественные отношения, трудовая среда, поселения. В природе существуют законы, обеспечивающие саморегуляцию всех природных систем. Нарушения механизмов саморегуляции в различных подсистемах биосферы вызваны, главным образом, деятельностью человека. В результате за один год в атмосферу, водные бассейны и почву Земли поступает около 100 т химических веществ, перемещается около 4 000 м3 грунта, из недр извлекается около 100 млн т полезных ископаемых, производится 600 млн т синтетических веществ. Хищническое, бездумное отношение человеческого общества к природе, не незнание, а, скорее, игнорирование ее законов, привело к возникновению огромного числа экологических проблем, некоторые из которых приняли в настоящее время глобальный характер. Н.Ф. Реймерсом предложена следующая систематизация экологических проблем, имеющих как локальный, так и всепланетарный, глобальный масштаб: • изменение климата Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других низкоконцентрированных газов, изменение концентрации озона в тропосфере и стратосфере; • замусоривание и иное загрязнение ближайшего космического пространства; • общее ослабление озонового экрана Земли, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой, малых «дыр» над другими регионами планеты; • загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, сильно ядовитых и пагубно действующих веществ в результате вторичных химических реакций, в том числе фотохимических (в этом одна из основных причин разрушения озонового слоя, на который воздействуют фреоны, водяные пары, вещества типа МОх, малые газовые примеси); загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, тяжелых металлов и сложно-органическпх соединений, что способствует разрыву нормальных экологических связей между океаном и водами суши; « истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водостоков, подземных вод; радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов Земли (текущая эксплуатация атомных устройств, чернобыльская авария, испытания атомного оружия); возникновение вторичных химических реакций во всех средах биосферы с образованием токсических веществ; • нарушение глобального и регионального экологического равновесия, соотношения экологических компонентов, в том числе сдвиг экологического баланса между океаном, его прибрежными водами и впадающими в него водопадами; опустынивание планеты в новых регионах, расширение существующих пустынь; • сокращение площади лесов, «легких» планеты, что ведет к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения видов животных и растений. Под угрозой исчезновения в настоящее время находится около 10 000 видов, в основном, позвоночных животных и растении; освобождение и образование экологических ниш и заполнение их нежелательными организмами: вредителями, паразитами, возбудителями новых заболеваний растений и животных, в том числе человека; • абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных ее регионах; -истощение природных ресурсов планеты; ухудшение среды жизни в городах и сельской местности, увеличение шумового воздействия, загрязнение воздуха, потеря социальных связей между людьми и т.д. Рассмотрим подробно причины возникновения глобальных экологических процессов, их влияние на природную среду, жизнедеятельность и здоровье человека. Загрязнение атмосферного воздуха Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы, соотношение между основными его компонентами в процессе развития цивилизации существенно не изменилось, однако в период промышленной и научно-технической революций увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения. Наиболее активными с точки зрения химического взаимодействия с компонентами атмосферы и биосферы являются соединения серы, азота, фосфора, галогенов, фенолов и формальдегид. По ориентировочным данным, ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенпроизводных и других соединений. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ Естественные (природные) Искусственные (антропогенные) i • пыльные бури; • промышленные предприятия; • вулканизм; • транспорт; • лесные пожары;. • теплоэнергетика; • выветривание; • отопление жилищ; • разложение земных • сельское хозяйство, организмов. Источники загрязнения атмосферы Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов. Наряду с газами в атмосферу выбрасывается огромное количество аэрозолей различного происхождения (предприятия строительной индустрии, транспорт и др.). Многие загрязняющие вещества, попадая в воздух, подвергаются химическим или фотохимическим превращениям с участием компонентов воздуха. Конечные продукты химических превращений удаляются из атмосферы с осадками или выпадают на поверхность Земли с аэрозолями и интенсифицируют разрушение органических и неорганических материалов. Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий. Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд т/год (приблизительно 0, 7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы — 200 млн т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов — 1 млн т/год; выброс свинца — 0, 4 млн т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца — в 20 раз, двуокиси серы — в 15 раз.Наличие предприятий, выделяющих вредные выбросы, даже при высокой эффективности очистных установок (97—98 %) существенно влияет на состояние атмосферного воздуха населенных мест. В сельской местности загрязненность атмосферы в 10 раз, а в промышленных городах — в 150 раз выше, чем над океаном. Очаги ярко выраженного загрязнения связаны с зонами промышленных районов крупных городов и городских агломераций. Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами. В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы - 12 % (США - 21 %), оксидам азота — Соотношение между естественным и антропогенным поступлением некоторых веществ в воздух
около 6 % (США - более 20 %), оксиду углерода - 10 % (США - 70 %) и т.д. Необходимо учесть, что из-за значительного спада производства и закрытия многих предприятий количество выбросов снизилось. Тем не менее, по данным Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды, на период 1997 г. уровень загрязнения атмосферы в городах России оставался высоким. В целом средние концентрации диоксида азота и сероуглерода превышают предельно допустимые концентрации (ПДК), формальдегида и бенз(а)пирена (БП) — 2 ПДК. В нашей стране существует сеть мониторинга качества воздуха, который включает 710 станций в 260 городах страны. Наблюдение ведется за взвешенными веществами, оксидами азота, оксидом углерода, формальдегидом. Средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах, где проживает 65, 4 млн человек. Концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе, диоксида азота — в 93, БП — в 39, формальдегида — в 96 городах. До настоящего времени не обнаружено прямого воздействия кислотных дождей на здоровье человека, но вероятность этого, несомненно, существует. В частности, эта вероятность связана с повышенной способностью подкисленной воды растворять или каким-то другим способом действовать на различные материалы. Показано, что ртуть, содержащаяся в природных водоемах, может под влиянием кислой среды превратиться в ядовитую монометиловую ртуть. Рыба, накапливая в своих тканях соединения ртути, может стать источником отравления человека. Другой пример неблагоприятного воздействия кислотных дождей может проявиться в том, что при заборе питьевой воды с повышенной кислотностью токсические материалы из труб и др. изделий могут растворяться в пси и неблагоприятно воздействовать на организм человека. Таким образом кислотные дожди приводят к ряду следующих отрицательных экологических последствий: • ухудшение видимости атмосферы; • закисление почв и уменьшение их плодородия; • закисление пресноводных водоемов и, как результат, сокращение запасов ценных.видов рыб; • повреждение и гибель лесных формаций; • уничтожение и гибель некоторых видов животных; • ускорение коррозии мостов, плотин, зданий, металлических конструкций и др.; • ущерб, наносимый памятникам мировой культуры; • вред здоровью людей. Изменение климата Серьезные изменения вследствие деятельности человека происходят с климатом. В то же время, изменения климата способны вызвать значительные нарушения как в экосистемах Земли, так и в жизнедеятельности человека. Рассматривая изменения климата как экологическую проблему, возникшую в результате деятельности человека, прежде всего нужно представлять, какой смысл вкладывается в это понятие. По А. Гумбольту (цит. по СВ. Алексееву, Ю.П. Пивова-рову, 2001), слово «климат» прежде всего обозначает специфическое свойство атмосферы. С 70-х годов XIX века климат трактуется уже «как общее состояние погоды в определенном месте или в определенной стране», или, точнее говоря, совокупность средних величин и свойств всех метеорологических элементов есть не что иное как климат. В XX веке научные дискуссии по климату продолжались, и лишь в 70-х годах было дано определение понятия климата как совокупности статистических свойств климатической системы за достаточно длительный, но ограниченный промежуток времени. Большинство исследователей сходятся на том, что период осреднения должен быть от нескольких лет до 10 и даже 30 лет. Климатическая система включает ряд компонентов, находящихся между собой в сложном взаимодействии: атмосферу, океан, поверхность суши, криосферу (вода в замерзшем состоянии), биосферу. Изменения климата, которые носили глобальный характер, охватывали как длительные, так и более короткие периоды истории Земли, и вызывались, в основном, естественными причинами. Наряду с естественными причинами в течение многих сотен лет отдельные изменения климата возможны в результате человеческой деятельности за счет вырубки п выжигания лесов на больших пространствах, увеличения пахотных земель, вытаптывания растительности животными в так называемых аридных зонах, что могло способствовать наступлению пустынь, и др. Безусловно, человеческая деятельность подобного рода не способна повлиять на крупные климатические колебания: ледниковые и межледниковые периоды или даже малый климатический оптимум и малый ледниковый период. Другими словами, в воздействии на климат обретают силу антропогенные факторы. Можно выделить два типа воздействий на климат: • в результате хозяйственной деятельности; • в результате деятельности с целью изменения климата в нужном человеку направлении. В современном мире продолжают создаваться новые водохранилища, каналы, изменяются русла рек, осушаются болота, продолжают интенсивно вырубаться леса и т.д. На характере подстилающей поверхности сказываются эрозии почв. Все это влияет не только на альбедо, но и на газовый обмен с атмосферой, влаго- и теплообмен атмосферы и подстилающей поверхности. В связи с ростом числа населения и объема производства, с развитием энергетики возрастает поступление в атмосферу тепловых выбросов. Воздействие топливно-энергетического комплекса на климат проявляется прежде всего за счет выброса в атмосферу аэрозолей, из которых наибольшее значение имеют сажа и продукты сгорания в виде соединений серы. В результате сжигания химического топлива в атмосферу поступают ра-диационно-активные малые газовые компоненты. На климат также может влиять загрязнение океана нефтяными продуктами, нарушающее тепло- и влагооб-мен между атмосферой и океаном, сжигание топлива, увеличивающее выброс в атмосферу водяного пара, действие оросительных систем, повышающее испарение, и др. Пагубное воздействие на климат могут оказать испытания ядерного оружия, способствующие образованию и накапливанию в атмосфере аэрозоля, окислов азота, радиоуглерода и других компонентов, разрушающих озонный слой, и др. В 1979 г. вопрос об антропогенном изменении микроклимата рассматривался на Всемирной конференции по климату в Женеве, где говорили о том, что изменения климата в будущем неизбежны, но когда они станут заметными, изменения могут быть необратимыми. В связи с этим указывалось на необходимость выработки стратегии, которая позволит человечеству избежать негативных последствии возможных изменений климата.
|