Тема 3. Антропогенное воздействие на экосистемы.

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, в этом случае 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 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 2010 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,5-2 "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. 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, последствия этих явлений 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 хладореагентов, пенообразователей, растворителей, аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон, однако сами разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. тонн озоноразрушающих веществ.

Под действием ультрафиолетового излучения молеку­лы кислорода распадаются на свободные атомы, ко­торые в свою очередь могут присоединяться к другим мо­лекулам кислорода с образованием озона. Свободные атомы кислорода могут 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 кон­центрацииозона.

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.

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 ежегодно уменьшается на 1,5-2%. Особенно интенсивно уничтожаются тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса зани­мали раньше около 60% ее территории, а сейчас - всего около15 - 17%. Значительно сократились площади лесов и в нашей стране, бесхозяйственность дает себя знать.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны, тем самым 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 проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации лесных плантаций.

Отходы производства. Серьезнейшей экологической про­блемой стали отходы промышленного и сельскохозяйствен­ного производств, которые наносят огромный вред 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 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.

Расчеты показывают, что на все виды водопользова­ния тратится 2200-2500 км3 воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расче­ты на 2000 год показали, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на их разбавление необходимо 30-35 тыс. км3 пресной воды. Это означа­ет, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. Заметим, что во многих районах водные 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 переработке. Это со­здаст условия для получения дополнительной нужной чело­веку продукции и обезопасит окружающую среду.

Сельскохозяйственное производство.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.

Проводятся работы по выведению сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредите­лям и болезням: создаются бактериальные и вирусные препараты избирательного действия, пора­жающие, например, только на­секомых – вредителей. Изыскива­ются способы биологической борьбы, то есть ведется поиск 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. Потребность в энергии - одна из важнейших потребностей человека. Энер­гия необходима 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.Впоследствии стало ясно, что этим строительством нане­сен большой урон и природе, и людям.

Строительство плотин на больших равнин­ных рекахприводит к затоплению огромных территорий под водохранилища, связано с переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий.

Плотина электростанции создает непреодо­лимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек.

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

Отметим, что 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 атомные электростанции (АЭС) являются наиболее чистыми среди других ныне действующих энергетических комплексов. Эксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают надеж­ную изоляцию от окружающей среды всех получающихся радиоактивных отходов.

Следует учитывать, что фактические объемы радиоак­тивных отходов сравнительно невелики. Для стандартного ядерного энергоблока мощностью в 1 млн. кВт" это 3- 4кубометра в год. Очевидно, 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.

Заметим, что и уголь обладает небольшой природной радиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее общие 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 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, мно­гие ученые считают, что за ними большое будущее.

Итак, 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. В связи с этим перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедли­тельного решения.

Одной из важнейших экологических проблем, стоящих перед мировым сообществом является задача сохранения генофонда живого населения и планеты. За последние десятилетия изменения видового и популяционного состава фауны и флоры, вызванные деятельностью человека, приняли угрожающие размеры. Еще в 1978 г в нашей стране вышла в свет Красная книга, в которой зарегистрированы редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений. Отметим, что для современных природных условий характерны массовые вспышки численности отдельных видов. Под влиянием различных факторов численность популяций, ее возрастной состав и область распространения могут значительно изменяться. Часто эти изменения способны приводить к неблагоприятным последствиям. Например, вспышки численности насекомых-вредителей могут нанести большой урон сельскому хозяйству. И наоборот, ущерб может иметь место вследствие снижения численности организмов, используемых человеком для своих нужд (промысловых рыб, охотничьих и других видов животных и растений).