Воздействия на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в преде­лах которой возможна добыча полезных ископаемых. Эколо­гические и некоторые другие функции недр как природного объ­екта достаточно многообразны (рис. 15.7). Являясь естествен­ным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду. В этом заключается их глав­ная экологическая функция.

Основное природное богатство недр — минерально-сырье­вые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заклю­ченных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки — главная цель пользования недрами.

Недра — источник не только минеральных ресурсов, но и огромных энергетических запасов.

Экологическое состояние недр определяется прежде всего силой и характером воздействия на них человеческой деятель­ности. В современный период масштабы антропогенного воз­действия на земные недра огромны. Только за один год на де­сятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекает­ся и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, откачи­ваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт — терриконов, достигающих высоты 50—80 м, а в от­дельных случаях и более 100м, объемом 2—4 млн м3 (рис. 15.8).

С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воз­действие практически на все компоненты окружающей природ­ной среды и ее качество в целом (рис. 15.9). Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горно­добывающей промышленностью по силе негативного воздей­ствия на природные экосистемы, исключая разве что природ­ные и техногенные катастрофы, подобные аварии на Чернобыльской АЭС.

Окружающая природная среда испытывает значительные негативные изменения и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предпри­ятий, подземных сооружений и т. д.

ЛЕКЦИЯ 30

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОТИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА

Нормальное состояние и функционирование биосферы, а следовательно, и стабильность окружающей природной сре­ды невозможны без обеспечения благоприятной среды оби­тания для всех биотических сообществ во всем их многооб­разии. Утрата же биоразнообразия ставит под угрозу не толь­ко благополучие человека, но и само его существование.

Скорость уменьшения биоразнообразия, как у нас в стра­не, так и во всем мире, за последние 30—40 лет резко увели­чилась. Снижение биоразнообразия отмечается на всех уров­ях — генетическом, видовом и экосистемном, что уже при­водит к необратимым изменениям природной среды. Проис­ходит самое значительное за последние 65 млн лет исчезно­вение видов растений и животных со скоростью, в пять ты­сяч раз превышающей естественный ход эволюции на Зем­ле.

Антропогенные воздействия на главнейшие компоненты биотических сообществ рассмотрим в следующем порядке: растительный мир (леса и другие сообщества), животный мир.

§ 1. Значение леса в природе и жизни человека

Главенствующее значение в природе и в жизни человека имеют леса. Леса — важная составная часть окружающей природной сре­ды. Как экологическая система лес выполняет различные функ­ции и одновременно является незаменимым природным ресур­сом (рис. 16.1). Многочисленные исследования как у нас в стра­не, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т. е. сохранность генофонда флоры и фауны, на по­рядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов.

Влияние лесов на окружающую природную среду исклю­чительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса:

—являются основным поставщиком кислорода на планете;

— непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют ба­ланс воды;

—снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдер­живают движение подвижных песков;

—смягчая климат, способствуют повышению урожаев сель­скохозяйственных культур;

—поглощают и преобразовывают часть атмосферных химиче­ских загрязнений;

—защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, ополз­ней, разрушения берегов и других неблагоприятных геоло­гических процессов;

— создают нормальные санитарно-гигиенические условия, бла­готворно влияют на психику человека, имеют огромное рек­реационное значение.

Вместе с тем леса являются источником получения древе­сины и многих других видов ценного сырья. Из древесины про­изводят более 30 тыс. изделий и продуктов, и потребление ее не уменьшается, а, наоборот, увеличивается.

Леса — важное и наиболее эффективное сред­ство поддержания естественного состояния биосферы и неза­менимый фактор культурного и социального значения. Пози­тивная экологическая роль леса отражена в девизе Междуна­родного конгресса лесоводов (Индия): «Лес — это вода, вода — урожай, урожай — жизнь».

По своему значению, местоположению и выполняемым функциям все леса подразделяют на три группы:

первая группа — леса, выполняющие защитные экологиче­ские функции (водоохранные, полезащитные, санитарно-гигие­нические, рекреационные). Эти леса строго охраняются, осо­бенно лесопарки, городские леса, особо ценные лесные масси­вы, национальные природные парки. В лесах этой группы до­пускаются только рубки ухода за лесом и санитарные рубки деревьев;

вторая группа — леса, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. Распространены они в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспорт­ных путей. Сырьевые ресурсы лесов этой группы недостаточ­ны, поэтому, чтобы сохранить их защитные и эксплуатацион­ные функции, требуется строгий режим лесопользования;

третья группа — эксплуатационные леса. Распространены они в многолесных районах и являются основным поставщи­ком древесины. Заготовка древесины должна осуществляться без изменения естественных биотопов и нарушения естествен­ного экологического равновесия.

Принадлежность леса к той или иной группе определяет режим лесопользования, который должен вестись на строго на учной основе с соблюдением основных принципов максималь­ного сбережения природных экосистем и рационального исполь­зования лесных ресурсов.

Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества

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. Деградация лесов служит одним из проявле­ний глобальных изменений, происходящих на Земле, которые начались с появлением земледелия и скотоводства.

Воздействие человека на леса и вообще на весь раститель­ный мир может быть прямым и косвенным. К прямому воз­действию относятся: 1) сплошная вырубка лесов; 2) лесные по­жары и выжигание растительности; 3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вбли­зи карьеров, промышленных комплексов); 4) усиливающийся пресс туризма.

Косвенное воздействие — это изменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, при­менения пестицидов и минеральных удобрений. Определенное значение имеет также проникновение в растительные сообще­ства чуждых видов растений (интродуцентов).

В отчете ЮНЕП «О состоянии окружающей среды к 2000 году» подчеркнуто, что «сведение лесов — вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечест­вом...» Сведение (гибель) лесов в списке злодеяний человека против окружающей природной среды, по А. Гору (1993), сто­ит на первом месте. За несколько столетий была уничтожена значительная часть всех лесных массивов на планете. На со­временном этапе развития производительных сил лесные эко­системы становятся еще более уязвимыми, утрачивают свои защитные функции, их потенциальные средоустойчивые воз­можности значительно ослабевают.

Для естественного восста­новления леса после сплошной рубки требуются многие десят­ки лет, а для достижения климаксной фазы, т. е. высокой сте­пени замыкания круговорота биогенов, и того больше — пер­вые сотни лет (Данилов-Данильян и др., 1994).

Аналогичное состояние, связанное с вырубкой леса, наблю­дается и в других странах мира. По данным ФАО (сельскохо­зяйственная программа ООН), обезлесение только на засуш­ливых землях происходит на 4 млн га в год, из которых 2,7 млн га приходится на Африку. Лес здесь рубят в основном на дрова, поскольку спрос на топливную древесину постоянно рас­тет. Достаточно отметить, что 82% всей энергии, используе­мой в восьми странах Сахели (Африка), дает древесина.

В еще более опасном положении находятся вечнозеленые влажные (дождевые) тропические леса — древние климаксные экосистемы. Это бесценное хранилище генетического много­образия исчезает с лица Земли примерно со скоростью 17 млн га в год. Ученые полагают, что при таких темпах влажные тро­пические леса, особенно в низменных равнинах, полностью ис­чезнут через несколько десятков лет. По данным на 1992 г., в Восточной и Западной Африке уничтожено 56% лесов, а в от­дельных районах до 70%; в Южной Америке (главным обра­зом в бассейне Амазонки) — 37 %, в Юго-Восточной Азии — 44% от первоначальных площадей. Их выжигают ради расчи­стки земли под пастбища, интенсивно вырубают как источник древесного топлива, выкорчевывают при неправильном веде­нии системы земледелия, затапливают при строительстве гид­роэлектростанций, и т. д.

Пагубное влияние на лесные экосистемы оказывают лес­ные пожары. Возникают они в подавляющем большинстве слу­чаев по вине людей, как следствие неосторожного обращения с огнем. В зонах тропических лесов пожары образуются в резуль­тате сознательного выжигания лесных массивов под пастбища и других сельскохозяйственных целей. Сознательно выжигали леса и в ходе военных действий, например во время войны во Вьетнаме, Лаосе, Кампучии (1961—1975 гг.).

В главе 13 уже рассматривалось весьма негативное влия­ние атмосферных загрязнений и в первую очередь диоксида серы на состояние лесных экосистем. В последние годы значи­тельным фактором деградации лесов становится радиоактив­ное загрязнение. Помимо лесов возросшее негативное воздействие челове­ческой деятельности проявляется и в отношении остального рас­тительного ценоза (сосудистые растения, грибы, водоросли, ли­шайники, мохообразные и др.). Наиболее часто отрицательное воздействие человека на растительные сообщества проявляет­ся при выкашивании, сборе лекарственных растений и ягод, стравлении скоту и других видах непосредственного использо­вания.Множество различных видов растений гибнут при воз­действии загрязняющими веществами, а также в процессе ме­лиоративной, строительной и сельскохозяйственной деятель­ности.

Экологические последствия воздействия человека на растительный мир

Потребительское, а нередко и хищническое отношение че­ловека к растительным сообществам проявилось еще на началь­ном этапе развития земледелия и скотоводства. В последую­щем, особенно с началом бурного развития экономики, такой подход не только не был отвергнут, но, по-видимому, еще боль­ше закрепился в сознании людей.

Одним из первых, кто обратил внимание общественности на пагубные экологические последствия такого подхода, был Ф. Энгельс. В работе «Диалектика природы», оценивая по­следствия вырубки лесов, он писал: «Людям, которые в Ме­сопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорче­вывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они положили начало нынешнему запусте­нию этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопле­ния и сохранения влаги», и далее: «... какое им было дело до того, что тропические ливни потом смывали беззащитный от­ныне верхний слой почвы, оставляя после себя лишь обна­женные скалы!»

Конечно, как справедливо отмечает В. Д. Бондаренко (1985), нельзя видеть в сокращении лесов в историческом прошлом один только негативный фактор, не учитывая объективный ха­рактер и необходимость этого процесса. Замена лесных площа­дей на пашни и луга в определенной степени решали продо­вольственную проблему, а древесный уголь был крайне необ­ходим в начальный период развития металлургии. Суть про­блемы, однако, заключается в том, что во многих странах леса уничтожались настолько быстро, что лесопосадки не успевали за темпами вырубки деревьев.

Масштабное антропогенное воздействие на биотические со­общества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на зкосистемно-биосферном, так и на популяционно-видо-вом уровнях.

На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтези-рующая фитомасса, выполняющая важные экологические функ­ции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидро­логический режим водных объектов, исчезают многие расти­тельные и животные виды и т. д.

Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тро­пических — этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покро­ва на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыни­ванию.

Еще одно негативное экологическое последствие сведения лесов — изменение альбедо земной поверхности. Альбедо (лат. albedo — белизна) — это величина, характеризующая способ­ность поверхности отражать падающие на нее лучи. Интеграль­ное альбедо крон деревьев составляет 10—15%, травы 20—25, свежевыпавшего снега — до 90%. Альбедо земной поверхно­сти — один из важных факторов, определяющих климат как в целом в мире, так и отдельных его регионов. Установлено, что серьезные изменения климата на планете могут быть вызваны изменением альбедо поверхности Земли всего лишь на несколь­ко процентов. В настоящее время с помощью космических сним­ков обнаружено крупномасштабное изменение альбедо (так же как и теплового баланса) всей поверхности Земли. Ученые по­лагают, что это вызвано, прежде всего, уничтожением лесной растительности и развитием антропогенного опустынивания на значительной части нашей планеты.

Огромный вред состоянию естественных лесных экосистем наносят упомянутые выше лесные пожары, надолго, если не навсегда, замедляя процесс восстановления леса на сгоревших площадях. Лесные пожары ухудшают состав леса, уменьшают прирост деревьев, нарушают связи корней с почвой, усилива­ют буреломы, уничтожают кормовую базу диких животных, гнездовья птиц. В сильном пламени почва сжигается до такой степени, что в ней полностью нарушается влагообмен и спо­собность к удержанию питательных веществ. Выжженная дотла территория нередко быстро заселяется различными насекомы­ми, что не всегда безопасно для людей из-за возможных вспы­шек инфекционных заболеваний.

Кроме описанных выше прямых воздействий человека на биотические сообщества важное значение имеют и кос­венные, например загрязнение их промышленными выбро­сами.

Раз личные токсиканты, и в первую очередь диоксид се­ры, оксиды азота и углерода, озон, тяжелые металлы, весь­ма негативно влияют на хвойные и широколиственные дере­вья, а также на кустарники, полевые культуры и травы, мхи и лишайники, фруктовые и овощные культуры и цветы. В газообразном виде или в виде кислотных осадков они отри­цательно действуют на важные ассимиляционные функции растений, органы дыхания животных, резко нарушают ме­таболизм и приводят к различным заболеваниям. Так, на­пример, под действием озона (03) в растениях снижается не только активность транспортной системы, но и содержание хлорофилла. Прослеживается высокая корреляция между по­вреждением листьев и количеством адсорбированного диок­сида серы (SO2). Высокие дозы SO, или продолжительные воздействия его низких концентраций приводят к сильному ингибированию процессов фотосинтеза и снижению дыха­ния. Таким образом, из приведенных выше прмеров следу­ет, что такие токсиканты, как диоксид серы, озон и др., мо­гут существенно нарушать различные биохимические и фи­зиологические процессы и структурную организацию клеток растений и приводить к их гибели.

Существует индивидуальная реакция отдельных видов рас­тений на увеличение уровня атмосферного загрязнения. Все ви­ды растений по степени их сопротивляемости воздействию за­грязнению воздуха подразделяют на устойчивые, промежуточ­ные и чувствительные. Приведенные в табл. 16.1 данные (За­грязнение воздуха..., 1988) следует рассматривать лишь как весьма приближенную оценку относительной чувствительно­сти растений к воздействию загрязнения воздуха диоксидом серы (SO2), оксидами азота (NOx) и озоном (О3).

Таблица

Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха

Примечание: у — устойчивые, ч — чувствительные, п — промежу­точной чувствительности.

Крайне отрицательно на жизнедеятельности растений ска­зываются автомобильные выхлопные газы, содержащие 60% всех вредных веществ в городском воздухе и среди них такие токсичные, как оксиды углерода, альдегиды, неразложившие­ся углеводороды топлива, соединения свинца. Например, под их воздействием у дуба, липы, вяза уменьшается размер хло-ропластов, сокращается число и размер листьев, сокращается продолжительность их жизни, уменьшается размер и плотность устьиц, общее содержание хлорофилла уменьшается в полто­ра-два раза (Яблоков, Остроумов, 1985).

На популяционно-видовом уровне негативное воздействие человека на биотические сообщества проявляется в утрате био­логического разнообразия, в сокращении численности и исчез­новении отдельных видов. По свидетельству ботаников, обеднение флоры наблюдается во всех растительных зонах и на всех, кроме Антарктиды, материках. Причем наиболее уязвимой ока­зывается флора островов.

Разрушение естественных природных сообществ уже вы­звало исчезновение ряда растений. В недалеком будущем мно­жество видов растений, которые сегодня сокращаются в чис­ленности, также окажутся под угрозой исчезновения. В общей сложности во всем мире нуждаются в охране 25—30 тыс. видов растений, или 10% мировой флоры. Доля вымерших видов во всех странах составляет более 0,5 % общего числа видов флоры мира, а в таких регионах, как Гавайские острова, более 11% (табл. 16.2, Малышев, 1981).

Таблица 16.2

Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет

В настоящее время в России более тысячи видов находятся на грани исчезновения и нуждаются в срочной охране. Из фло­ры России навсегда исчезли незабудочник Чекановского, вол­чеягодник баксанский, строгановия стрелолистная и многие дру­гие виды растений.

Сокращение числа видов сосудистых растений, а г ряде случаев и их исчезновение ведет к изменению видового состава экосистем. По утверждению специалистов, это приводит к раз­рыву эволюционно сложившихся пищевых сетей и к дестаби­лизации экологической системы, что проявляется в ее разру­шении и обедненности. Напомним, что сокращение площадей, покрытых зеленой растительностью, или ее разреживание край­не нежелательны по двум причинам: во-первых, нарушается глобальный круговорот углерода в биосфере и, во-вторых, сни­жается интенсивность поглощения солнечной энергии биосфе­рой в процессе фотосинтеза.