Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Основы глобальной экологии
Биосфера, динамическая планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ.
Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообщества и экосистем в необходимом объеме.
Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота-земледелие-промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными.
Антропогенные воздействия - деятельность, связанная с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические1, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.
Известный эколог Б.Коммонер выделял пять основных видов^ вмешательства человека в экологические процессы:
осуществляется человеком сознательно для достижения конкретных целей.- Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия (например, подтопление территории, возникающее после ее застройки).
Нарушение основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине, площади распространения, времени действия, характеру приложения они могут быть различными:
Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет
разделить их виды на: .,.
Главнейшим и наиболее распространенным видов отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение - большинство острейших экологических ситуаций в мире так или иначе связаны с загрязнением окружающей природной среды.
Загрязнение окружающей среды - любое внесение в ту или иную экологическую
систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.
Под объектами загрязнения различают:
Источники загрязнения:
- антропогенные - наиболее опасное для популяции любых организмов промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно –бумажные, строительные), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций.
- природные - это могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки и
др.
По видам загрязнений выделяют:
- химическое (тяжелыми металлами, пестицидами, отдельными химическими веществами и элементами, СПАВ, пластмассами);
- физическое (тепловые, шумовые, радиоактивные, электромагнитные);
- биологическое (биогенные, микробиологические, генная инженерия).
По масштабам и распространению загрязнение может быть:
Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития новых технологических процессов постоянно растет. В этом отношении «приоритет», как в локальном, так и в глобальном масштабе, ученые отдают следующим загрязняющим веществам:
хлороргмиические пестициды (особенно в сельских районах);
- оксид углерода и оксид азота (в городах);
-радионуклиды и другие радиоактивные вещества (Хиросима и Нагасаки, Чернобыль]^
- диоксины - весьма опасное загрязняющее вещество из класса хлоуглеводородов.
Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений:
|
-I- |
■ II |
|
г |
м |
|
1! |
,___„ |
|
1*1 |
|
|
P ■ |
|
fl 1 . |
I 11 |
|
|
■ —— |
IM. |
|
|
. ,1 If |
||
|
. ■% ■ |
- 1 . |
|
|
II > > |
I 1 |
|
|
fll'H |
ИИ ( ,'Ы "III
К настоящему моменту времени воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу, биотические сообщества достигло огромных размеров. Современное состояние планеты оценивается как глобальный экологический кризис. Особенно возросли темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношениях. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер.
Специфическими особенностями действий антропогенных факторов являются:
Антропогенные воздействия на литосферу
Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Воздействие человека на литосферу приближается в настоящее время к пределам, переход которых может вызвать необратимые последствия почти по всей поверхностной части земной коры (извлечение угля, нефти, полезных ископаемых, распашка земель, заболачивание, засоление, эрозия, терриконы, горные отвалы, шахты, нефтяные скважины).
Экологическая' функция литосферы выражается в том, что она является «базовой
подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота
опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минимального слоя горных
пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но, кроме того, литосферы
служит основным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических
ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым».
Воздействие на почвы
Почва — один из важнейших компонентов окружающей среды. Все основные её экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе — почвенном плодородии. Человек своей деятельностью размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства.
В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем, что обусловлено их
упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от человека, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий, а значит остается непостоянным.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы:
1. Эрозия (ветровая и водная) - разрушение и снос верхних наиболее плодородных
горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды
(водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют
эродированными.
К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную
эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов). -
Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа, антропогенных факторов (уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота. неправильное применение агротехнических мер) и др. факторов.
Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая
проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра. Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах (20-30м/с).
Различают следующие формы водной эрозии: плосткосную, струйчастую, береговую, овражную. Последняя приносит значительный вред окружающей природной среде. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф.
2. Загрязнение почв - большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. Основные загрязнители почвы:
1) пестициды (ядохимикаты) - при применении пестицидов, наряду с некоторым
увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей,
ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается
естественное плодородие. Подавляющая часть применяемых пестицидов
попадает в окружающую среду, минуя виды-мишени.
Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В" результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.
Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц. Загрязнение почв пестицидами вызывает на только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению воспроизводящих функций и, как следствие, к тяжелым демографическим последствиям.
С длительным применением пестицидов связывают также развитие
резистентных(устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных
организмов, естественные враги которых были уничтожены.
Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов.
2) Минеральные удобрения - из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия такого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора, и других элементов. Большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана.
А) природные — неблагоприятные метеоусловия (длительные засухи), засоление почв, преобладание легких почв (супесчано-суглинистых), снижение уровня подземных вод, ветровая и водная эрозия);
Б) антропогенные - сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников), чрезмерная
нагрузка на пастбища (перевыпас скота), интенсивная распашка, ускоренная -
дефляция (выдувание) и засоление почв, нерациональное водопользование, падение
уровня грунтовых вод, выжигание прошлогодней сухой травы.
5. Отчуждение земель - изьятие земель для несельскохозяйственного пользования
строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т.д.
Воздействие на горные породы и их массивы
В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия. Все это приводит к развитию опасных геологических процессов, негативно влияющих на экологическую обстановку.
К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся:
- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.
Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.
Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:
- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;
- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;
- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.
Воздействия па недра
Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых
Экологические и другие функции недр:
- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);
- среда для возведения подземных сооружений.
Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.
- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.
Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.
Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:
- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;
- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;
- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.
Воздействия па недра
Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых
Экологические и другие функции недр:
- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);
- среда для возведения подземных сооружений.
Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.
- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.
Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.
Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:
- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;
- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;
- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.
Воздействия па недра
Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых
Экологические и другие функции недр:
- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);
- среда для возведения подземных сооружений.
Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.
Особые виды воздействий на биосферу
К числу особых видов антропогенного воздействия на биосферу относят:
1. Загрязнение среды отходами производства и потребления
Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является
загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в
первую очередь опасными отходами. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах,
терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения
атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности.
Все отходы подразделяются на:
-бытовые:
* твердые бытовые отходы (ТБО) - совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях;
* жидкие бытовые отходы - представлены в основном сточными водами
хозяйственно-бытового назначения;
* газообразные бытовые отходы - выбросы различных газов.
- промышленные (производственные) отходы (ОП) - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства:
* твердые ОП - отходы металлов, пластмасс, древесина;
* жидкие ОП - производственные сточные воды, отработанные органические
растворители;
* газообразные — выбросы промышленных печей, автотранспорта.
Наибольшее количество ОП образует угольная промышленность, предприятия и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.
Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в различных точках планеты, во многих случаях обусловлены негативным воздействием, так называемых опасных отходов — отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность, пожароопасность) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды.
Наибольшую угрозу для человека и всей биоты в целом представляют опасные отходы, содержащие химические вещества 1 и 2 класса токсичности — это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бенз(а)пирен..:
Радиоактивные отходы (РАО) - твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.
Диоксинсодержащие отходы — отходы, образующиеся при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками. и как побочные продукты химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности.
Кроме того, следует учитывать, что за последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в круговорот совершенно новые, весьма токсичные вещества, экологические последствия от использования которых еще не изучены.
2. Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей.
Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают его умственные возможности, значительно понижают производительность тр>дШ вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы - это транспорт 80 % (автомобильный, рельсовый и воздушный) и промышленные предприятия.
Привыкнуть к шуму физически невозможно. Человек может субъективно не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его на органы слуха не только не уменьшается, но и усугубляется.
3. Биологическое загрязнение - привнесение в экосистемы в результате
антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий,
вирусов), ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или
негативно влияющих на здоровье человека.
Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразны^ органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные пород и подземные воды.
Особую опасность представляет биологическое загрязнение среду возбудителями инфекционных и паразитарных болезней. Значительные изменения окружающей среды в результате антропогенного воздействия приводят к непредсказуемым последствиям в поведении популяции возбудителей и переносчиков опасных для человека и животных болезней.
Новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадание из лаборатории или завода окружающую среду микроорганизмов и биотических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.
Среди актуальных вопросов биобезопасности, имеющих, важное значение для сохранения биоразнообразия, выделяют также:
- перенос генетической информации от домашних форм к диким видам;
4. Воздействия электромагнитных полей и излучений
На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле Земли, являясь
первичным периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на
состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная
организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения
наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного
корпускулярного потока магнитное поле Земли испытывает кратковременные резкие
изменения своих основных характеристик.
Это явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечаются ухудшение состояния больных, страдающих сердечнососудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитно поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых.
На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия. Основные источники этого воздействия - электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП) и электромагнитные поля от радиотелевизионных и радиолокационных станций.
Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека и на те или иные компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. У человека нарушаются эндокринная система, обменные процессы, функции головного и спинного мозга.
Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. В районах, расположенных вблизи мощных излучающих теле- и радиоантенн, заметно повышается заболевание катарактой глаз. Медико-биологическое негативное воздействие электромагнитных излучений возрастает с повышением частоты, т. е. с уменьшением длины волн.
В целом можно отметить, что неионизирующие -электромагнитные- излучения радиодиапазона от радиотелевизионных средств связи, радиолокаторов и других объектов приводят к значительным нарушениям физиологических функций человека и животных.