4.5. Значение эфферентных влияний Связь активности ганглиозных клеток сетчатки с поведением при закрытых глазах обусловлена уже упоминавшимися эфферентными влияниями. Ещё в начале нынешнего столетия С. Рамон-и-Кахал высказал предположение о том, что эфферентные влияния

Механизмы гормональных влияний на поведение Взаимодействие гормонов имеет большое практическое значение, поскольку, как уже говорилось, любая функция организма находится под контролем нескольких гормонов (рис. 2.9). Рис. 2.9. Множественность регуляции функций ткани и

Анализ физиологических механизмов восходящих активирующих влияний на кору мозга у голодных животных методом аппликации различных фармакологических веществ А. И. ТУРЕНКО (Москва) Многочисленные исследования показали, что основным регулятором потребления пищи является

10.1. Воздействие на биосферу в прошлом Первое серьезное воздействие человека на окружающую среду непосредственно связано с его «энергетическими достижениями»: с овладением огнем и выработкой простых, но эффективных орудий охоты и лова. Уже более 250 тыс. лет назад первой

Первые результаты За два года до сканирования Ричи мы разработали задачи, с помощью которых хотели изучить дисфункцию мозга у психопатов. В частности, мы хотели создать такие задачи, которые бы задействовали лимбическую систему мозга, которая в основном связана

Результаты На следующее утро, дожидаясь в аэропорту обратного рейса, я залогинился на сервере, чтобы проверить статус анализа данных Брайана Дугана. Анализ плотности мозга приближался к завершению; четыре анализа данных функциональной томографии были сделаны всего

Результаты: часть вторая В понедельник утром я устроился в своем домашнем кабинете, чтобы просмотреть анализ плотности мозга Брайана. Я вошел в защищенную сеть и стал извлекать результаты. Я планировал закончить за утро три проверки. Сначала надо было сделать

Реферат выполнил студент: группы №382 Папин Олег Сергеевич

Сургутский государственный университет

Кафедра биологии

Сургут 1998

Введение.

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце дошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека. Изучив эту главу, вы узнаете:

О современном состоянии природной среды;

Об основных источниках загрязнений биосферы;

О путях охраны окружающей среды от загрязнений.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Рассмотрим некоторые черты современного состояния биосферы и процессы, происходящие в ней.

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

Как уже говорилось, с появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке, Выпас скота в больших масштабах приводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии (разрушению) почвенного слоя (Средняя Азия, Северная Африка, юг Европы и США). Истреблены десятки видов животных в Европе, Америке, Африке.

Ученые предполагают, что истощение почв на территории древнего центральноамериканского государства майя в результате подсечно-огневого земледелия явилось одной из причин гибели этой высокоразвитой цивилизации. Аналогично в Древней Греции исчезли обширные леса в результате вырубки и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию почвы и привело к уничтожению почвенного покрова на многих горных склонах, повысило засушливость климата и ухудшило условия ведения сельского хозяйства.

Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.

Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение « парников ого эффекта», то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие неблагоприятные последствия.

Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По данным экспертов ООН, в последние годы колебания продукции сельского хозяйства превышали 1%. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода десятков миллионов человек.

Катастрофически сокращаются леса на нашей планете, Нерациональные вырубки лесов и пожары привели к тому, что во многих местах, некогда сплошь покрытых лесами, к настоящему времени они сохранились лишь на 10-30% территории. Площадь тропических лесов Африки уменьшилась на 70%, Южной Америки - на 60%, в Китае лишь 8% территории покрыто лесом.

Загрязнение природной среды. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность. В общем виде загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение - результат деятельности человека.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн т азота в год, а антропогенные - 35-50 млн т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн т и более 150 млн т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое.

Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает "для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Предельно допустимый сброс (ПДС) - это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека. Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.

Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX втекало 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд т руды, топлива, минеральных удобрений.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет, угля - через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 5О0-6ОО лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

2. АТМОСФЕРА - ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКА БИОСФЕРЫ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного то шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.

Современная.атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные.запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в органических веществах и окислах железа, часть кислорода растворена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организмами. Но в последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с деятельностью человека.

Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию большое количество органических и неорганических веществ, а также водород, соединяясь с которым кислород образует воду.

Углекислый газ (диоксид углерода) используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вдыхаем, примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют крупные города, в которых содержание этого газа в воздухе бывает выше нормы.

Некоторые колебания содержания углекислого газа в воздухе местности зависят от времени суток, сезона года, биомассы растительности. В то же время исследования показывают, что с начала века среднее содержание углекислого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно увеличивается. Ученые связывают этот процесс главным образом с деятельностью человека.

Азот - незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера - неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Частично азот поступает из атмосферы в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электрических разрядов во время гроз. Однако основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологической фиксации. Существует несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей (к счастью, весьма многочисленных), которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности, а также благодаря разложению органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило, происходит быстрее.

Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических циклах, но наличие большого количества загрязнителей в атмосфере может привести к серьезным нарушениям этих циклов.

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

По данным ученых (1990 е.), ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочувствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных массивов.

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

3. ПОЧВА - ВАЖНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ.

Почва - верхний слой суши, образовавшийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

Минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

Детрит - отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

Множество живых организмов - от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

Таким образом, почва - биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, пионерные растения - лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата.

Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние климакса. Таким образом, изменения почвы, происходящие в процессе ее формирования, напоминают сукцессионные изменения экосистем.

Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, как правило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочитают более тяжелые и богатые питательными веществами суглинистые почвы.

Почва является как бы живым организмом, внутри которого протекают различные сложные процессы. Для того чтобы поддерживать почву в хорошем состоянии, необходимо знать природу обменных процессов всех ее составляющих.

Поверхностные слои почвы обычно содержат много остатков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию гумуса. Количество гумуса определяет плодородие почвы.

В почве обитает великое множество различных живых организмов - эдафобионтов, формирующих сложную пищевую детритную сеть: бактерии, микрогрибы, водоросли, простейшие, моллюски, членистоногие и их личинки, дождевые черви и многие другие. Все эти организмы играют огромную роль в формировании почвы и изменении ее физико-химических характеристик.

Растения поглощают из почвы необходимые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов изъятые элементы возвращаются в почву. Почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки. Таким образом, в естественных условиях происходит постоянный круговорот веществ в почве.

В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из-за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится бесплодной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения.

Загрязнение почв. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначительные площади продолжают сокращаться из-за неумелой хозяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных земель погибают при горнопромышленных работах, при строительстве предприятий и городов. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром (рис. 58). Эрозия в настоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнее столетие в результате водной и ветровой эрозий на планете потеряно 2 млрд га плодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной деятельности человека является интенсивное загрязнение почвенного покрова. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соединения.

Еще более массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.

Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и использованием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них.

Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.

ВОДА - ОСНОВА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В БИОСФЕРЕ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода.в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды.

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физического испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте.

Круговорот воды в биосфере происходит следующим образом. Вода выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается корнями растений и затем, пройдя через растения, испаряется в процессе транспирации. Третья часть просачивается в глубокие слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя подземные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, речного и подземного стока стекает в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется животными и потребляется человеком для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденсируется и вновь выпадает в качестве осадков.

Таким образом, один из основных путей круговорота воды - транспирация, то есть биологическое испарение, осуществляется растениями, поддерживая их жизнедеятельность. Количество воды, выделяющееся в результате транспирации, зависит от вида растений, типа растительных сообществ, их биомассы, климатических факторов, времени года и других условий.

Интенсивность транспирации и масса испаряющейся при этом воды могут достигать весьма значительных величин. У таких сообществ, как леса (с большой фитомассой и листовой поверхностью) или болота (с водонасыщенной моховой поверхностью) транспирация в целом вполне сравнима с испарением открытых водоемов (океана) и нередко даже превышает его. В среднем для растительных сообществ умеренного климата транспирация составляет от 2000 до 6000 м воды в год.

Величина суммарного испарения (с почвы, с поверхности растений и через транспирацию) зависит от физиологических особенностей растений и их биомассы, поэтому служит косвенным показателем жизнедеятельности и продуктивности сообществ. Растительность в целом выполняет роль грандиозного испарителя, существенно влияя при этом на климат территории. Растительный покров ландшафтов, особенно леса и болота, имеет также огромное водо-охранное и водорегулирующее значение, смягчая перепады стока (паводки), способствуя удержанию влаги, препятствуя иссушению и эрозии почв.

Загрязнение природных вод. Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы(например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий- производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает» .

Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.

В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составлял от 3 до 700 л на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Из анализа водопользования за 5-6 прошедших десятилетий вытекает, что ежегодный прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4-5%. Перспективные расчеты показывают, что при сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 г. человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Вмешательство человека в природные процессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у таких рек, как Дон, Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.

5. РАДИАЦИЯ В БИОСФЕРЕ.

Радиационные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однако есть такие местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить дозу в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топливам Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселения тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

«Парниковый эффект» . По новейшим данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого «парникового эффекта» играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может привести.к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.

Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов.

Основной причиной истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых в производстве и быту в качестве хла дореагентов, пенообразователей, растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

Под действием ультрафиолетового излучения молекулы кислорода (О2) распадаются на свободные атомы, которые в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддерживается равновесие.

Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторону уменьшения концентрации озона.

Учитывая опасность, нависшую над планетой, международное сообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по которому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сократиться примерно на 50% .

Массовое сведение лесов - одна из наиболее важных глобальных экологических проблем современности.

Вы уже знаете, что лесные сообщества играют важнейшую роль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ.

Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере.

Несмотря на то что катастрофические последствия сведения лесов уже широко известны, уничтожение их продолжается. В настоящее время общая площадь лесов на планете составляет около 42 млн км2, но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса занимали раньше около 60% ее территории, а сейчас - всего около 17%. Значительно сократились площади лесов и в нашей стране.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Человек обедняет облик своей планеты.

Однако, кажется, человечество уже осознает, что его существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьезные предупреждения ученых, прозвучавшие в декларациях Организации Объединенных Наций, других международных организаций, начали находить отклик. В последние годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесных плантаций.

Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемой стали отходы промышленного и сельскохозяйственного производств. Вы уже знаете, какой вред они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и снижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные минеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Подсчеты показывают, что на все виды водопользования тратится 2200 км3 воды в год. На разбавление сто ков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 год показывают, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на их разбавление потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. А ведь во многих районах такие ресурсы уже находятся в остром дефиците,

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле. Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужной человеку продукции и обезопасит окружающую среду.

Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производстве важно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения удобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорняками приводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поиски путей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.

Ведутся работы по выведению сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются бактериальные и вирусные препараты избирательного действия, поражающие, например, только насекомых -вредителей. Изыскиваются пути и способы биологической борьбы, то есть ведется поиск Гидроэлектростанция и размножение естественных врагов, уничтожающих вредных насекомых. Разрабатываются высокоизбирательные препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать ощутимого действия на другие виды насекомых или иные организмы.

Производство энергии. Очень сложные экологические проблемы связаны с получением энергии на теплоэлектро-энергетических предприятиях. Потребность в энергии - одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованного человеческого общества, но и для простого.физического существования каждого человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях.

Гидроэлектростанции на первый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считали многие десятилетия. В нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе, и людям.

Прежде всего строительство плотин на больших равнинных реках приводит к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано с переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий.

Во-вторых, перегораживая реку, плотина создает непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек.

В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность замедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки.

В-четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов и оползням.

Этот список отрицательных последствий строительства ГЭС на равнинных реках можно продолжить. Крупные высотные плотины на горных реках также представляют собой источники опасности, особенно в районах с высокой сейсмичностью. В мировой практике известно несколько случаев, когда прорыв таких плотин привел к огромным разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.

С экологической точки зрения АЭС являются наиболее чистыми среди других ныне действующих энергетических комплексов. Опасность радиоактивных отходов полностью осознается, поэтому и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают надежную изоляцию от окружающей среды по крайней мере 99,999% всех получающихся радиоактивных отходов.

Следует учитывать, что фактические объемы радиоактивных отходов сравнительно невелики. Для стандартного ядерного энергоблока мощностью в 1 млн кВт" это 3- 4м в год. Ясно, что с кубометром даже очень вредного и опасного вещества все же проще обращаться, чем с миллионом кубометров просто вредного и опасного, как, например, с отходами тепловых электростанций, которые практически целиком поступают в окружающую среду.

Не все знают, что уголь обладает небольшой природной радиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее суммарные радиоактивные выбросы получаются выше, чем у АЭС. Но этот фактор второстепенный по сравнению с главным бедствием от установки на органическом топливе, наносимом природе и людям, - выбросами в атмосферу химических соединений, являющихся продуктами сгорания.

Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльской катастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимые экологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в нескольких направлениях.

Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы для атомных станций. Второе направление связано с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Это прежде всего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая и механическая энергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже созданы не только опытные, но и промышленные установки на этих источниках энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученые считают, что за ними большое будущее.

Заключение.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

Список литературы

Е. А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин «Экология» Издательский дом «Дрофа» 1995

Г. А. Богдановский «Химическая экология» Издательство Московского университета 1994

Н.А. Агаджанян, В.И. Торшин «Экология человека» ММП «Экоцентр», КРУК 1994

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу существованию и биосферы, и самого человека.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются биологическими круговоротами огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов эти круговороты с участием живого вещества имеют значительно более высокую интенсивность, скорость и количество веществ, вовлеченных в циклическое движение.

Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), называют экологическим загрязнением, характеризующимся наличием в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды для жизни человека или ведения его хозяйственной деятельности. К загрязнителям относятся и все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Различают природные и антропогенные загрязнения. Природные загрязнения возникают в результате естественных причин: извержений вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенные загрязнения -- результат деятельности человека.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую его концентрацию (ПДК) в природной среде.

Предельно допустимый сброс (ПДС) -- это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени; превышение ПДС приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде и может быть опасным для здоровья человека.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитываются не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.

Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыча ведут к истощению этих ресурсов.

Экологический принцип пределов состоит в том, что: ресурсы ограничены и не должны расходоваться впустую; нельзя бесконечно открывать новые ресурсы.

Биосфера Земли способна к саморегуляции, она может выдержать и исправить результаты неразумного вмешательства человека. Но всему есть предел. Сегодня мы достигли этого предела и стоим на краю экологической пропасти.

Такова далеко не полная картина современной экологической ситуации на нашей планете. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

АТМОСФЕРА -- ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКА БИОСФЕРЫ

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна -- всего лишь одна миллионная часть массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредного космического и ультрафиолетового излучения. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы -- результат длительного исторического развития земного шара.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящие в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических круговоротах.

Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов (автотрофов). Под действием ультрафиолетовых лучей кислород превращался в озон. По мере накопления озона происходило образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой в атмосфере, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.

Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию очень много органических и неорганических веществ, в том числе водород, соединяясь с которым кислород образует воду.

Углекислый газ (диоксид углерода) участвует в процессе фотосинтеза при образовании органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе.

Азот -- незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера -- неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило, происходит быстрее.

Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических круговоротах, но наличие большого количества загрязнителей в атмосфере может привести к серьезным нарушениям этих циклов.

Загрязнение атмосферы -- различные негативные изменения в ее составе, связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов воздуха.

Различают два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник -- это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия,

Сегодня уже ясно, что любая человеческая деятельность, влияющая на физические свойства или химический состав атмосферы, может вызвать серьезные экологические нарушения среды, в том числе глобальные изменения климата на планете. Если человечество не сможет принять своевременные меры по защите атмосферы от загрязнений, то его ждут катастрофические последствия.

Воздействие человека на биосферу

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

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

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.

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

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 (140-160?С), теплотрассы (50-150?С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45?С) 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.

Делись добром;)

Загрязнения биосферы. Разливного рода загрязнения атмосферы, почвы и гидросферы определяются выбросом промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, содержащих вещества...

Воздействие человека на природу

Рассмотренные выше формы технологического воздействия человечества на природные системы представляют собой важнейшую проблему современного экологического кризиса. C прямыми формами негативного влияния на природу надо бороться...

Загрязнение биосферы. Различного рода загрязнения атмосферы, почвы и гидросферы определяются выбросом промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, содержащих вещества...

Задачи сохранения генофонда планеты

Рассмотренные выше формы технологического воздействия человечества на природные системы представляют собой важнейшую проблему современного экологического кризиса. С прямыми формами негативного влияния на природу надо бороться...

Круговорот веществ в природе

Проблемы народонаселения и ресурсов биосферы тесно связаны с реакциями окружающей природной среды на антропогенные воздействия. Естественное экологически сбалансированное состояние окружающей среды обычно называют нормальным...

Природопользование и защита окружающей среды

Для характеристики нынешнего состояния растительного покрова и в первую очередь лесных экосистем все чаще используется термин -- деградация. Леса раньше других компонентов природной среды испытали отрицательное влияние деятельности человека...

Снижение негативного воздействия на окружающую среду предприятия по переработке пластмассы

Социальная экология. Генетический код

Впервые идею о геологических функциях живого вещества, представление о совокупности всего органического мира как единого нераздельного целого высказал русский ученый В.И. Вернадский. Целью, которую поставил перед собой ученый...

Человек и биосфера как объекты синергетической философии

Человечество всегда использовало окружающую среду как источник ресурсов. На биосферу его деятельность в течение делительного времени не оказывало особого влияния. Однако, изменения биосферы, под действием антропогенных факторов...

Экологическая обстановка в России

С появлением человека и общества природа вступила в новый этап своего существования - стала испытывать на себе антропогенное влияние (то есть влияние человека и его деятельности)...

Экологические проблемы народонаселения

Признаком устойчивой экологической системы является стабильность определённых характеристик. Так, например, экологически устойчивая система Земля имеет постоянную массу и постоянную среднюю температуру...

Экология антропогенных зон

На биосферу Земли постоянно воздействуют, наряду с химическими, многочисленные физические факторы. Значимость воздействия этих факторов антропогенного происхождения достаточно ощутима и продолжает увеличиваться...

Подробное решение параграф § 93 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014

• Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 10 класс можно найти

1. Какие основные компоненты включает в себя биосфера?

Ответ. Биосфера включает в себя:

Живое вещество, образованное совокупностью организмов

Биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.)

Косное вещество, которое формируется без участия живых организмов

Биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы)

Вещество в стадии радиоактивного распада

Рассеянные атомы

Вещество космического происхождения.

2. Какова роль живого вещества в эволюции биосферы?

Ответ. Биосфера является единством живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Большое значение для понимания эволюции жизни и роли всех процессов, происходящих на Земле, в становлении и функционировании биосферы сыграли работы и идеи нашего выдающегося естествоиспытателя В. И. Вернадского. Им же было введено и понятие живого вещества и сформулированы биогеохимические принципы. Под живым веществом он понимал совокупность всех живых организмов нашей планеты, рассматривая биосферу как некое системное образование на основе внешней геологической оболочки Земли, включающее в себя как живое вещество всей планеты, так и среду обитания, которая преобразуется этим живым веществом. Заметим, что с энергетической точки зрения живое вещество является наиболее эффективным способом преодоления роста энтропии.

Тем самым были показаны роль живого вещества в процессе эволюции Земли и неотделимость развития биосферы от геологической истории планеты. В этом смысле он даже рассматривал биосферу как самостоятельную часть геосферы, в которой масса живого вещества сравнима с массой горных пород, а его энергия сопоставима с такими геологическими явлениями, как горообразование, извержения или землетрясения. Живое вещество активно участвует в круговороте веществ и энергии в земной коре, причем его энергия значительно больше, чем энергия косного вещества. Биосфера, по В. И. Вернадскому, включает в себя следующие элементы: живое вещество, косное вещество (без наличия живых организмов), биогенное, создаваемое и перерабатываемое организмами (газы, каменный уголь, известь, битум и т. д.), биокосное, возникающее при совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (вода, почва, кора выветривания; таким образом, почву и осадочные породы можно рассматривать как результат преобразования биокосного вещества), радиоактивное вещество и вещество космического происхождения.

Вернадский предположил, что живое вещество биосферы выполняет и биогеохимические функции жизни, формирующие среду для существования живого. Это - газовая (все организмы); кислородная (хлорофилльные растения); окислительная (бактерии, автотрофы); кальциевая (водоросли, бактерии); восстановительная (бактерии); концентрационная (животные и растения); разрушение органических соединений (грибы, бактерии); восстановительное разложение (бактерии); метаболизм и дыхание (все организмы). В результате совместного осуществления этих функций происходят образование различных соединений (карбонатов, сульфидов, фосфатов, соединений азота, железа, марганца и т. д.), их восстановление до других химических форм, концентрация в почвах и осадочных породах, синтез и разрушение органического вещества, т. е. те процессы, которые мы называем круговоротом веществ в природе.

В этом смысле единство состава и функционирования живой природы, независимо от уровня представляющих их структур, - это биогеохимическое единство. Можно считать, что геохимические процессы в биосфере задаются живым веществом и геохимические процессы - это биогеохимические процессы, и в этом состоит биогеохимическое проявление биосферы. Результатом деятельности живого вещества является формирование осадочных и образовавшихся из них метаморфических пород, полезных ископаемых, ландшафтов Земли и ее атмосферы. В соответствии с этими представлениями В. И. Вернадский сформулировал два биогеохимических принципа.

3. Как происходило развитие (эволюция) биосферы?

Ответ. Этапы эволюции биосферы

Эволюция биосферы подразделяется на три этапа.

На первом этапе образовалась первичная биосфера с биотическим круговоротом веществ. Этот этап начался приблизительно 3 млрд лет назад и продолжался до кембрийского периода палеозойской эры.

На втором этапе происходило усложнение биотической части биосферы - многоклеточных организмов. Этот этап начался 0,5 млрд лет назад с кембрийского периода и продолжался до появления современных людей.

Третий этап связан с появлением человеческого общества. Он начался приблизительно 40-50 тысяч лет тому назад и продолжается сегодня.

Первый и второй этапы эволюции биосферы проходили исключительно по биологическим закономерностям, и поэтому они называются этапом биогенеза. Так как третий период связан с возникновением и развитием человеческого общества, он носит название ноогенеза.

Образование биосферы происходило одновременно с появлением живых организмов на Земле. Эволюция живых организмов шла параллельно с изменением биосферы. Первые живые организмы были одноклеточными гетеротрофными, анаэробными прокариотами. Эти организмы накапливали энергию в основном в результате процессов гликолиза и брожения. В первичной биосфере было мало органических веществ, и гетеротрофные прокариоты не могли быстро размножаться. В результате естественного отбора возникли аутотрофные организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических - первые хемосинтезирующие и фотосинтезирующие бактерии и сине-зелёные водоросли.

Первые фотосинтезирующие организмы, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, изменили состав атмосферы.

В результате содержание углекислого газа в атмосфере уменьшалось, а содержание кислорода все больше увеличивалось. В верхних слоях атмосферы на высоте 15-25 км под воздействием электрохимических процессов кислород образовал озоновый экран, который защищал живые организмы на Земле от губительного воздействия ультрафиолетовых солнечных и космических лучей. В этих условиях происходило дальнейшее увеличение численности живых организмов на поверхности морей.

Увеличение свободного кислорода в атмосфере обусловило появление на поверхности Земли организмов, приспособленных к аэробному дыханию кислородом, и многоклеточных существ.

Озоновый экран дал возможность живым организмам выйти из воды на сушу и распространиться по ней. Предполагается, что первые многоклеточные организмы появились в период, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 3%, - в начале кембрийского периода, примерно 500 млн лет назад.

Фотосинтезирующие организмы, обитающие в морях, вырабатывали избыточное количество кислорода, что привело к интенсивному развитию аэробных организмов. Вследствие расщепления веществ в процессе аэробного дыхания выделялось большое количество энергии, а большой запас энергии создавал возможности для ещё большего усложнения организмов.

Организмы завоевали различные среды обитания и широко распространились. В палеозойской эре жизнь имела широкое распространение не только в водной среде, она выходила также на сушу. Интенсивное развитие зелёных растений способствовало дальнейшему обогащению атмосферы кислородом и большему усложнению организмов.

В середине палеозойской эры установилось равновесие между образованием и расходом кислорода, содержание его в атмосфере достигло 20%, и это равновесие сохраняется и поныне.

В результате уравновешивания деятельности автотрофов, гетеротрофов и редуцентов, участвующих в круговороте веществ, в биосфере сформировалось состояние гомеостаза (постоянство, устойчивость). Появление человека привело к образованию очень мощного в истории биосферы фактора, который по степени своего воздействия приравнивался к крупным геологическим процессам. Этот фактор (человеческая деятельность) становился причиной нарушения гомеостатического состояния биосферы.

4. Какова роль человека в биосфере?

Ответ. Человек – часть биосферы. Биосфера - часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. В. И. Вернадским.

Воздействие человека на биосферу - процесс, при котором в биосфере резко ускоряется миграция атомов по сравнению с естественными биогеохимическими процессами. Количество элементов, включающихся в круговорот, увеличивается и усиливает давление на неорганическую среду: создается искусственная оболочка Земли - ноосфера. Познание закономерностей взаимоотношений человека с биосферой, разумное управление процессами, происходящими в природе, регулирование отношений человека с природой - главная задача экологии в мировом масштабе. Человек - часть биосферы, без которой он существовать не может.

Вопросы после § 93

1. С какого момента человек выделился из остальной природы? В чем его жизнь стала отличаться от жизни других живых существ?

Ответ. Человек выделился из остальной природы с момента формирования у него способности к осознанной деятельности, развития умения изготавливать и использовать орудия труда. С этого момента человек, в отличие от других существ, не стал приспосабливаться к окружающей его среде, а начал приспосабливать ее к своим потребностям.

2. Почему в настоящее время все острее ставится вопрос о надвигающемся экологическом кризисе на нашей планете?

3. Существуют ли пути преодоления экологического кризиса?

Ответ. Для преодоления экологического кризиса должна быть принята разумная стратегия, общая для всего человечества. Каждый из нас и человечество в целом должны осознать ограниченность ресурсов на нашей планете. Необходимо четко уяснить, что ни один вид живых организмов не может жить, пренебрегая законами природы. Нельзя потреблять больше, чем производят экосистемы. Нарушение законов природы неизбежно ведет к гибели человеческой цивилизации.

4. Что В. И. Вернадский понимал под ноосферой?

Ответ. В. И. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом ставится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

7 тысяч лет назад

Настоящее сельское хозяйство появилось около 7 тысяч лет назад в долине Инда, в Месопотамии (в долине рек Тигр и Евфрат) и в долине Нила. Там возникли первые цивилизации и первые антропогенные биогеоценозы, основанные на высокоразвитых системах ирригации и орошения. Цивилизации Месопотамии и Древнего Египта просуществовали дольше всей остальной письменной истории человечества, и это в значительной мере объясняется их гармоничным сосуществованием с природной средой. Важным фактором, поддерживавшим это равновесие, было то обстоятельство, что мифология и религиозные учения древних народов не противопоставляли человека природе, а подчёркивали их единство.

2 тысячи лет назад

Постепенно рост населения и появление частной собственности на землю и воду привели к резкому усилению антропогенной нагрузки на природную среду. Вырубка лесов и истощение почв вели к экономической деградации древних цивилизаций. Одновременно в античных Греции и Риме начинают развиваться философские учения, основанные на рационалистическом подходе к познанию природы, и возникает наука в подлинном смысле слова. Природа перестает быть предметом обожествления, а становится исключительно объектом собственности и зачастую беспощадной эксплуатации.

Отсюда - стремление к захвату новых территорий, войны и великое переселение народов. Почти одновременно произошли крушения Римской империи, империи Хань в Китае, ближневосточных империй. Человек впервые противопоставил себя природе, и в результате - уменьшение населения Земли и отчасти - утрата многих технологических приёмов и навыков. Антропогенная нагрузка на природу снизилась, и часть разрушенных экосистем постепенно восстановилась.

Начало XVII–XIX вв. В XVII в. дала начало первая промышленная революция, которая проложила путь к кардинальной смене технологической культуры и привела к переходу в XVII-XIX веках от кустарного к крупному промышленному производству. Появились паровые машины, и примитивные, тесно связанные с сельским хозяйством, городские общества постепенно превратились в урбанизированные индустриальные системы. Применение паровых машин привело к огромному росту потребления ископаемых ресурсов, прежде всего угля и железной руды, и количества потребляемой энергии. Индустриальные центры потребляли всё больше продовольствия и сырья, что вело к растущей деградации природной среды. Городская среда в индустриальных центрах также становилась всё менее пригодной для нормальной жизни из-за сильного загрязнения воздуха и воды, а также огромных масс твёрдых отходов.

Конец XIX–XX вв.

Это время стало началом электрификации производства и быта, созданием двигателя внутреннего сгорания, радикально изменившего транспорт, и быстрым развитием химической и нефтехимической промышленности. На этой основе после Первой мировой войны (1914-1918 гг.) в наиболее развитых странах началась вторая промышленная революция. Возникшие в её результате развитые индустриальные общества имеют следующие характерные черты:

Огромные и часто неоправданные объёмы производства, истощающие невозобновимые природные ресурсы - запасы нефти, природного газа, угля и минерального сырья;

Переход от использования природных материалов, способных разлагаться под действием природных факторов, к синтетическим, большинство которых практически не разлагается;

Резкое увеличение производства продовольствия в результате первой и второй зелёных революций достигнутое за счёт быстрого роста энергопотребления и использования большого объёма химических удобрений и ядохимикатов;

Некоторое снижение темпов роста населения как следствие контроля над рождаемостью при одновременном старении населения за счёт увеличения продолжительности жизни, особенно в развитых странах;

Существенное усиление загрязнения вод суши и мирового океана токсичными веществами и нефтепродуктами;

Глобальное загрязнение атмосферы тяжёлыми металлами и особо опасными химическими веществами;

Недостаточное понимание опасностей радиоактивного загрязнения;

Кислотное загрязнение обширных регионов Северного полушария, приведшее к повреждению лесов и биоты в северных озёрах;

Уничтожение больших массивов тропических лесов и опустынивание обширных территорий в экваториальных широтах;

Глобальное воздействие на климат вследствие выброса в атмосферу огромных масс парниковых газов;

Истощение озонового слоя.

Из этого перечня видно, что рост благосостояния человечества в индустриальную эпоху XIX и XX веков был основан на быстром истощении невозобновимых природных ресурсов и разрушении и загрязнении потенциально возобновимых ресурсов - почвы, лесов, пастбищ и вод суши и океана. На новом историческом витке человечество стало повторять ошибки, приведшие к гибели древние цивилизации две тысячи лет назад. Но теперь эти ошибки приобрели глобальный характер и угрожают самому существованию биосферы.

2000 г. К 2000 г. в ряде стран достижения научно-технической революции уже использовались в полной мере, и эти страны вступили в постиндустриальную эпоху. Она характеризуется не только уровнем материального благосостояния и технического развития, но и весьма строгим законодательством в области охраны природных ресурсов и, что очень важно, готовностью граждан строго соблюдать эти законы.

Освоение новых ресурсосберегающих технологий и другие меры по охране природы в глобальном масштабе неизбежно требуют огромных затрат. Необходимые ежегодные капиталовложения в ресурсосберегающие технологии и затраты на охрану окружающей среды могут составить 5-10 % от годового мирового валового продукта. Эти затраты имеют две важные особенности, Во-первых, очень часто они связаны не с развитием каких-то отраслей мирового хозяйства или освоением новых ресурсов, а, наоборот, с отказом от таковых и поиском альтернативных решений.

Во-вторых, в наиболее важных случаях они носят транснациональный характер. Согласившись на эти затраты, человечество совершает переход от покорения природы и гармонизации взаимоотношений с ней. При этом для человечества открывается перспектива длительного бескризисного развития.

Конец XXI в. К концу XXI века население Земли стабилизируется на уровне 8-12 миллиардов человек, а темпы роста промышленного производства несколько замедлятся, и, скорее всего, само производство сильно поменяет свой облик. Сельскохозяйственное производство должно существенно обогнать рост населения, а уровень загрязнения и деградации природной среды начнёт снижаться примерно в середине XXI века, когда всё мировое сообщество вступит в постиндустриальную эпоху.