Правила: взаимоприспособленности (К.Мебиуса-Г. Ф.Морозова); внутренней непротиворечивости; интегрального ресурса.
Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе К.Мёбиуса – Г.Ф.Морозова: виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимоувязанное целое.
Правило внутренней непротиворечивости
: положение, согласно которому в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.
Правило интегрального ресурса
: положение, согласно которому конкурирующие в сфере использования определенных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу.
Деградация флоры и фауны.
Факторы деградации растительного покрова.
Влияние загрязнений на растительный покров.
Реакция растительного покрова на загрязнение сложна и неоднозначна. Здесь играют роль не только вид загрязнения, его концентрация в среде и время воздействия, но и способность самих растений поглощать загрязнители, общее состояние растений, почвенно-климатические условия произрастания, фаза вегетации и даже время суток. Поэтому анализ влияния загрязнителей на функционирование фитоценозов требует массовых наблюдений при разнообразных параметрах внешней среды, с учетом особенностей физиологии и морфологии растений. Леса вблизи городов и промышленных центров постоянно подвержены химическому стрессу. Известно более 150 веществ и соединений, оказывающих вредное влияние на состояние растительного покрова. При этом надо иметь в виду, что растения не обладают наследственными защитными механизмами, препятствующими ассимиляции газообразных загрязнителей.
По причине общего загрязнения растительного покрова и других антропогенных факторов все большее число видов растений оказывается под угрозой исчезновения. По состоянию на 1 ноября 1997 года, в Красную книгу Российской Федерации занесено 553 вида растений, из них 440 видов – покрытосеменных, или цветковых, растений.
Двуокись серы является, пожалуй, самым распространенным загрязнителем, очень опасным для растений в силу совей высокой токсичности.
Загрязнение воздуха озоном наиболее характерно для южных районов, где существуют благоприятные условия для образования фотохимических смогов. От этого вида загрязнения особенно страдают цитрусовые, виноград, пшеница, редис, картофель, томаты, люцерна и некоторые другие культуры.
К числу сильнейших токсикантов относится фтор. Его химическая активность настолько высока, что он взаимодействует даже с некоторыми благородными газами (криптон, ксенон, радон). Под воздействием фтора у хвойных деревьев происходит вначале побеление, а затем потемнение кончиков игл. После отпада отмершей хвои вновь появляющаяся хвоя отличается меньшими размерами.
Сильное повреждающее действие на растения оказывает хлор, хлористый водород и другие соединения хлора. Присутствие этих веществ в атмосфере даже в небольших концентрациях снижает интенсивность фотосинтеза. Растения способны поглощать не только газообразные химические соединения, но и различные аэрозоли, в том числе аэрозоли металлов.
Лесные пожары.
Лесные пожары – главный фактор гибели лесов. Так, в большинстве административных областей Сибири около 70% леса гибнет из-за пожаров.
В подавляющем большинстве случаев (около 90%) лесные пожары возникают по вине людей: охотников, рыбаков, туристов, рабочих лесозаготовительных, горно- и нефтедобывающих предприятий, строителей дорог, мостов, нефтепроводов и т.д.
Непосредственной причиной пожара могут быть брошенная спичка, незатушенный костер, тлеющие пыжи и окурки, неосторожное сжигание порубочных остатков на лесосеках, сухой травы и стерни, неумелое проведение искусственных палов, расчищение леса под пашню подсечно-огневым методом и т.д.
Последствия лесных пожаров бывают весьма тяжелые. Уничтожается не только древесина, но и все живое, что есть в лесу (звери, птицы, насекомые). На возникающих гарях создаются благоприятные условия для массового размножения насекомых-вредителей и развития грибковых заболеваний. Лес теряет практически все свои полезные функции (водорегулирующие, почвозащитные, санитарно-гигиенические и т.д.).
При лесных пожарах в атмосферу поступает довольно большое количество углеводородов и окислов углерода. Кстати, видимый дым от лесных пожаров – это в основном вода, сконденсированная на твердых частицах. В лесах умеренной зоны количество лесных пожаров и их масштаб в последние десятилетия уменьшаются. Это следствие совершенствования методов борьбы с пожарами. Однако в тропических лесах количество пожаров не уменьшается, и это может иметь серьезные последствия для атмосферы планеты.
Немалый вред общему состоянию природной среды наносят лесные пожары в условиях горной местности. Обычные в таких случаях последствия: нарушение сложившегося водного режима, высыхание родников и ключей, возрастание опасности наводнений и селевых потоков, усиление почвенной эрозии. Во всей ландшафтной системе происходят необратимые изменения, и восстановление прежнего сообщества растений на горных склонах будет уже невозможным.
Существует довольно распространенное заблуждение относительно полезности так называемых весенних палов, которые стали обычными в городских насаждениях и пригородных зонах. Прежде всего, при температуре около 6000
С, какая обычно бывает при горении сухой травы, происходит временная стерилизация почвы в пределах сантиметрового слоя. Здесь происходит гибель всех микроорганизмов, насекомых, червей. Гибнут и вредные, и полезные обитатели почвы.
Различают низовые и верховые пожары. Первые распространяются по нижнему ярусу леса. Горят кустарники, нижняя часть стволов и корни деревьев, а также лесная подстилка. Если огонь переходит на кроны, то пожар начинает распространяться по верхнему пологу леса. Возникает верховой пожар. Перебрасываясь с кроны на крону, он может двигаться с довольно большой скоростью, особенно в ветреную погоду.
Ежегодно на Земном шаре лесные пожары происходят на площади 10-15 млн. га, а в отдельные годы эта площадь может увеличиваться вдвое и даже больше. Крупнейшие пожары регионального масштаба случаются каждые 7-10 лет. Например, в Восточной Сибири такие пожары происходили в 1979 и 1987 годах. Крупнейший пожар в европейской части России имел место в 1972 году.
Общая площадь земель лесного фонда Республики Коми на 1.01.2001 г. составляет 37900 тыс. га или 97,3 % территории республики. Кроме того, 9,8 тыс. га занимают леса, не входящие в лесной фонд (городские леса и леса Министерства обороны РФ).
Лесные пожары в 2001 году.
По состоянию на 20 августа 2001 года в Республике Коми зафиксировано 453 лесных пожара с общей площадью выгорания - 6386,23 га.
Опустынивание.
Общая площадь пустынь и полупустынь на Земном шаре составляет 48,4 млн. км2
, или около 43% площади жизнепригодной суши. Это величина не остается постоянной. Территория пустынь непрерывно растет. Причем в течение последних 50-100 лет опустынивание происходит в нарастающем темпе, поглощая потенциально плодородные земли.
Наступление пустынь в определенной степени можно рассматривать как результат общего нарастания аридизации. Многие пустыни появились на Земле задолго до человеческой цивилизации. И все же человек внес в процесс опустынивания довольно значительную лепту.
Опустынивание является в значительной степени само развивающимся процессом. С исчезновением растительного покрова увеличивается отражательная способность (альбедо) Земли, снижается транспирация, изменяется местная атмосферная циркуляция и как следствие возрастает вероятность наступления засух. Последние становятся все более частыми и продолжительными. Человек активно помогает этому процессу, вырубая растительность на пограничных с пустыней землях, наращивая численность домашних, расширяя площади возделываемых земель для компенсации их убывающего плодородия. Стремясь выжить на счет интенсификации хозяйственной деятельности, человек в условиях начавшегося опустынивания превращается в мощный фактор ускорения этого процесса.
Опустынивание в регионе Аральского моря
Исчезновение Аральского моря и его бассейна – один из последних примеров деградации окружающей среды под влиянием человека. Причиной появления этой проблемы стало решения правительства СССР увеличить размер площади под ирригацией в Средней Азии, чтобы достичь самообеспеченности в некоторых культурах, например, хлопка. Интенсивное развитие ирригации с 50-х годов в Среднеазиатских республиках бывшего СССР привело к существенному уменьшению поступления воды в море из его главных притоков Аму-Дарьи и Сыр-Дарьи. В 1960 году Аральское море было четвертым по размеру озером в мире, но с тех пор оно потеряло две трети своего объема, его поверхность уменьшилась вдвое, уровень воды опустился 16 м, а по солености его воды приблизились к морской воде.
Эти драматические изменение имели долгоидущие последствия. Полностью прекратила работу рыбная промышленность, так как большинство естественных обитателей бассейна Аральского моря вымерло, дельты Сыр- Дарьи и Аму-Дарьи изменились из-за нехватки воды. Забор речной воды привел к повсеместному понижению уровня грунтовых вод, а отступление моря локально повлияло и на климат. Открывшиеся дно моря стало сильным источников аэрозолей, которые привели к загрязнению сельскохозяйственных угодьев, влияют на здоровье людей. Сами орошаемые угодья страдают от засоления и подтопления из-за низкого уровня хозяйствования, что приводит к снижению урожаев культур. Дренажные воды имеют высокую соленость и загрязнены высокими концентрациями удобрений и пестицидов, влияющих на здоровье населения региона. Расширение ирригации не было единственной причиной опустынивания в бассейне Аральского моря. Сильный перевыпас, технологические сооружения, бурение и чрезмерное использование древесных кустарников на топливо также способствовали деградации региона.
Факторы деградации животного мира.
Влияние загрязнений на животный мир.
Всякий живой организм, который эволюционно приспособился к определенным физико-химическим параметрам природной среды, испытывает стресс, если эти параметры вдруг изменяются. Животные с их сложной биологической организацией особенно чувствительны к таким изменениям. Реакция на загрязнение наступает в той или иной форме практически при любом, даже очень малом уровне загрязнения. Реакция эта многопланова. Она может затронуть молекулярно-генетические основы организма, проявить себя в особенностях онтогенеза и этологии животных, в изменении характеристик межвидовых взаимодействий и т.д.
В настоящее время в биосферу введено несколько миллионов несвойственных ей ранее химических соединений. Многие из них обладают мутагенной способностью.Многие химические вещества (тяжелые металлы, пестициды и т.д.) способны вызвать различные нарушения в структуре и функционировании клеточных мембран, негативно воздействуют на белково-ферментные системы
Загрязняющие вещества способны подавлять деятельность ферментов (биологических катализаторов).
Иногда организм животного способен к детоксикации поглощенного химического загрязнения. Замечено, что в организме животных тяжелые металлы нередко стимулируют образование специальных белков - металлотионеинов, способных связывать эти металлы и как бы консервировать их в отдельных участках организма.
Во многих случаях отследить пути и механизмы воздействия на живой организм химических загрязнителей бывает далеко не просто, особенно если речь идет о животном, находящемся не на лабораторном столе, а в своей естественной среде. Если, предположим, какой-то вид или популяция животных находится под угрозой вымирания, то анализ причин, порождающих эту угрозу, может затянуться на годы. Еще годы могут уйти на устранение обнаруженных причин. За это время интересующая нас популяция может перешагнуть барьер, после которого любые усилия спасти положение становятся тщетными.
Загрязнение воды нефтью резко ухудшает репродуктивные функции у водоплавающих птиц. Отрицательно влияет на репродуктивную функцию животных также шумовое и электромагнитное загрязнение среды. Дикие животные в большинстве случаев не переносят посторонних, несвойственных естественной природной среде звуков. Эти звуки становятся мощным фактором беспокойства. Стерх (в настоящее время ставший очень редким вид журавлей) обычно бросает кладку, если в окрестности нескольких сотен метров от гнезда хотя бы один раз появляется человек.
Электромагнитные поля средней и даже низкой интенсивности неблагоприятно влияют на окислительно-восстановительные процессы в организме, вызывают функциональные изменения в сердечно-сосудистой и эндокринной системах, нарушают кислородный режим в тканях, угнетают состояние нервной системы.
Исключительно опасным для существования всего живого на планете является радиоактивное загрязнение территории. Радиоактивность может быть причиной очень многих заболеваний.
Разрушение местообитаний.
Каждый вид существует в определенных условиях природной среды, характеризующихся набором физико-химических, ландшафтно-географических, биологических и других параметров. Условия эти всегда пространственно ограничены и на практике воспринимаются просто как место, где обитает данный вид или популяция, то есть как место обитания. Разрушение местообитания это, кратко говоря, разрушение природной среды данного вида или популяции. Статистика говорит о том, что главной причиной исчезновения видов или сокращения их численности оказывается именно разрушение местообитаний. Например, по данным Международной Красной книги (1983 год), 389 видов позвоночных животных находятся в угрожаемом состоянии по причине разрушения местообитаний (без учета факторов загрязнения), что составляет 49,5% среди всех прочих причин.
Нормальной жизни диких животных мешает повсеместное сведение лесов, распашка степей и прерий, осушение болот, строительство городов, железных и автомобильных дорог и т.д. Так, гибель тарпана (дикой лошади) связана в первую очередь с распашкой степей, без которых его существование попросту невозможно.
Наибольшую угрозу для разнообразия животного мира представляет вырубка и выжигание тропических лесов, где обитает более половины всех видов организмов.
Исследования, проведенных на разных группах организмов и в разных регионах мира, показывают, что исчезновение одного вида растения катастрофически изменяет условия местообитания, по крайней мере, 5-7 видов животных (в основном беспозвоночных), которые при этом автоматически могут исчезнуть. Иногда с одним видом растения оказываются тесно связанными 30-35 видов животных.
Характерным признаком влияния разрушения местообитания является так называемая инсуляризация – распадение прежде сплошного ареала обитания вида на отдельные островки. Со временем эти островки становятся все меньше, возрастает степень их изоляции друг от друга. Причем процесс вымирания видов идет ускоренно по мере развития инсуляризации: то, что происходит за столетие на большой площади, протекает в течение десятилетий на малой.
Известным примером разрушения местообитаний и вымирания популяций в процессе искусственной инсуляризации является остров Барро-Колорадо, образовавшийся при заполнении Панамского канала в 1914 году. Первоначально на острове насчитывалось 208 видов птиц. В настоящее время здесь сохранилось лишь 160 видов.
Чрезмерное добывание.
Добывание – изъятие животных для пищевых, хозяйственных, научных, медицинских и других целей – является вторым по значимости фактором, влияющим на состояние животного мира. По этой причине более 23% видов позвоночных животных находится в угрожаемом состоянии. Имеется довольно длинных список видов животных, исчезнувших на нашей планете по причине чрезмерного добывания. Известны случаи, когда всего лишь несколько десятков лет интенсивного промысла решали судьбу вида. Всего 27 лет потребовалось для того, чтобы уничтожить морскую корову, впервые обнаруженную в 1741 году экспедицией Беринга у Командорских островов. Быстро исчезали даже крупные популяции животных, если они имели жесткую пространственную локализацию. Высадившись в 1598 году на остров Маврикий (в Индийском океане), голландские поселенцы обнаружили там большое количество нелетающих гигантских голубей – дронтов. По своим размерам дронт был вдвое больше гуся и весил более 20 кг. Он не мог быстро передвигаться, гнездился прямо на земле и был совершенно беззащитен перед поселенцами и домашними животными. В 1681 году на Маврикии был уничтожен последний дронт.
Жертвами неумеренной охоты стали предки современного крупного европейского рогатого скота – туры, бескрылая гагарка, очковый баклан, лабладорская гага, зебра-квагга, многие сумчатые виды Австралии, европейский ибис, бенгальский удод и многие другие животные.
Рекордная скорость исчезновения птиц как вида с момента его открытия человеком принадлежит очковому баклану. Популяция очковых бакланов была уничтожена в течение 10 лет после ее открытия.
В настоящее время большая угроза нависла над китами, промысел которых ведется примерно со второй половины XVII века.
Беда заключается в том, что сокращение численности многих ценных видов животных не воспринимается населением как сигнал опасности. Даже при введении строгих запретов на добычу находятся люди и отдельные фирмы, которые переходят на браконьерную форму промысла. Главный движущий мотив – высокая прибыль. В настоящее время из общего числа видов млекопитающих, находящихся под угрозой исчезновения, 54% составляют виды, оказавшиеся в таком состоянии по причине чрезмерной добычи. Аналогичная цифра для птиц составляет 30%, для рыб – 12%.
Факторы непреднамеренного техногенного уничтожения.
Создаваемые человеком техногенные ландшафты, различного рода сооружения, применяемые технологии часто представляют собой немалую угрозу для существования диких животных. Когда в 60-х годах было проведено детальное обследование случаев гибели животных на дорогах от столкновения с транспортом, то полученные цифры оказались обескураживающе большими.
Применение ядохимикатов и минеральных удобрений на полях является другой причиной массовой гибели животных.
Массовую гибель животным несут также сельскохозяйственные палы: жертвами становятся млекопитающие, мелкие и крупные птицы, многие виды беспозвоночных.
Огонь бывает причиной гибели многих тысяч птиц в местах нефтедобычи, где длительное время действуют газовые факелы. Факелы особенно опасны для перелетных птиц в ночное время.
Нередки случаи гибели птиц на проводах и опорах линий высоковольтных передач. К сожалению, этот фактор существенно затрагивает представителей популяций хищных птиц, некоторые из которых становятся уже редкими. Во многих случаях о провода разбиваются птицы с быстрым, прямолинейным полетом на небольшой высоте, совершающие сезонные перелеты ночью.
Одним из факторов непреднамеренного техногенного уничтожения животных является применение недостаточно селективных средств вылова или промысла животных. Например, весьма остро стоит вопрос о массовой гибели дельфинов в ходе промысла тунца в тропических широтах.
Влияние загрязнений на экосистемы и здоровье людей.
Влияние загрязнений на экосистемы
а) Реакция растительного покрова на загрязнение сложна и неоднозначна. Здесь играют роль не только вид загрязнения, его концентрация в среде и время воздействия, но и способность самих растений поглощать загрязнители, общее состояние растений, почвенно-климатические условия произрастания, фаза вегетации и даже время суток.
Многие загрязнители атмосферы способны существенно влиять на продуктивность лесных экосистем. Существуют, в частности, веские доказательства, что такие широко распространенные загрязнители воздуха, как двуокись серы и озон, способны замедлить рост леса. Замечено также, что загрязненная атмосфера вызывает снижение индекса биотопа – средней высоты доминантных деревьев в экосистеме в некотором произвольно выбранном возрасте, обычно 50 лет.
Наблюдаемый ныне уровень загрязнения атмосферы в целом не настолько высок, чтобы вызвать драматически быструю гибель лесов. Такое происходит лишь в локальных областях, непосредственно прилегающих к крупным промышленным объектам. Однако умеренное загрязнение атмосферы, в конечном счете, более опасно, чем кратковременные и пространственно локализованные сильные загрязнения. Умеренное загрязнение трансформирует в лесных экосистемах биогеохимические циклы, влияет на ход сукцессионных процессов, на механизмы конкуренции и деятельность многочисленных вредителей леса. В результате возникает устойчивая тенденция к снижению продуктивности, биомассы, к торможению роста, к изменению и обеднению видового состава лесных экосистем.
Газообразные загрязнители проникают в основную ткань листа (мезофилл) через устьица, которые днем обычно открыты, а ночью закрыты. Поэтому воздействие токсикантов на растения в дневное время оказывается в 3-6 раз более сильное, чем в ночные часы.
Проникающие в клетки мезофилла загрязнения оказывают тормозящее (ингибирующее) действие на процессы фотосинтеза.
Существуют впрочем, и иные факторы, ослабляющие фотосинтез при поглощении токсиканта: деформация в структуре самих хлоропластов, ухудшение транспор
Двуокись серы является, пожалуй, самым распространенным загрязнителем, очень опасным для растений в силу совей высокой токсичности. Поражение растений двуокисью серы проявляется, прежде всего, в пожелтении листьев. Затем листья сморщиваются, отмирают и опадают.
Присутствие в воздухе сернистого газа приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и трав. Особой чувствительностью к загрязнению воздуха сернистым газом обладают лишайники.
Загрязнение воздуха озоном наиболее характерно для южных районов, где существуют благоприятные условия для образования фотохимических смогов. От этого вида загрязнения особенно страдают цитрусовые, виноград, пшеница, редис, картофель, томаты, люцерна и некоторые другие культуры. Изучение поврежденных листьев показало, что озон действует преимущественно на столбчатые клетки листа, резко нарушая проницаемость мембран. Листья начинают терять окраску, становятся серебристыми и глянцевитыми. Кончики листьев белеют. Затем появляются некротические участки в виде темно-коричневых пятен. Происходит их преждевременных опад.
К числу сильнейших токсикантов относится фтор. Его химическая активность настолько высока, что он взаимодействует даже с некоторыми благородными газами (криптон, ксенон, радон). Под воздействием фтора у хвойных деревьев происходит вначале побеление, а затем потемнение кончиков игл. После отпада отмершей хвои вновь появляющаяся хвоя отличается меньшими размерами.
Фтор и его соединения проникают в ткань листа путем непосредственной инфильтрации, и потому растения чувствительны к фторидам в любое время суток. Однако в опытах с соей, обрабатываемой фтористым водородом, была замечена положительная роль факторов, благоприятствующих закрыванию устьиц.
Сильное повреждающее действие на растения оказывает хлор, хлористый водород и другие соединения хлора. Присутствие этих веществ в атмосфере даже в небольших концентрациях снижает интенсивность фотосинтеза.
Растения способны поглощать не только газообразные химические соединения, но и различные аэрозоли, в том числе аэрозоли металлов. Например, такой широко распространенный загрязнитель, как свинец, интенсивно аккумулируется хвойными породами (ель, сосна, лиственница). В урбанизированных районах активным накопителем соединений свинца оказалось крапива двудомная. Она может аккумулировать свинец в пределах 5-16 мг/кг сухой массы без видимых признаков угнетения, каковыми считаются замедленный прирост биомассы, запоздалое вступление в фазу цветения и т.д. Поглощая различного рода загрязнители атмосферы, фитоценозы выполняют важную санитарно-гигиеническую функцию.
б) Всякий живой организм, который эволюционно приспособился к определенным физико-химическим параметрам природной среды, испытывает стресс, если эти параметры вдруг изменяются. Животные с их сложной биологической организацией особенно чувствительны к таким изменениям. Реакция на загрязнение наступает в той или иной форме практически при любом, даже очень малом уровне загрязнения. Реакция эта многопланова. Она может затронуть молекулярно-генетические основы организма, проявить себя в особенностях онтогенеза и этологии животных, в изменении характеристик межвидовых взаимодействий и т.д.
В настоящее время в биосферу введено несколько миллионов несвойственных ей ранее химических соединений. Многие из них обладают мутагенной способностью. Среди них встречаются такие хорошо известные и широко распространенные вещества, как формальдегид, кофеин, уретан, многие красители и перекиси, нитраты, пестициды, соли тяжелых металлов и т.д. Известно, что нижнего порога мутагенного действия не существует. Причем это действие может проявиться не только на ближайшем, но и на последующих поколениях. При наличии нескольких мутагенов возможны синергетические эффекты. Этим, возможно, объясняется уже не однажды встречающийся факт мутагенной активности речной и озерной воды (реки Миссисипи, Рейн, Дунай, озеро Онтарио).
Широкое использование антибиотиков в медицине и животноводстве вызвало буквально взрывообразный рост загрязнения окружающей среды плазмидами (небольшими кольцевыми молекулами ДНК в клетках бактерии) с генами устойчивости к антибиотикам. Видимо, недалеко то время, когда лечение антибиотиками перестанет быть эффективным.
Многие химические вещества (тяжелые металлы, пестициды и т.д.) способны вызвать различные нарушения в структуре и функционировании клеточных мембран, негативно воздействуют на белково-ферментные системы. В результате нарушается энергообеспечение клетки, подавляется синтез АТФ, а также активность некоторых гормонов, в частности, стероидных гормонов. С последними, как известно, связан темп размножения животных.
Загрязняющие вещества способны подавлять деятельность ферментов (биологических катализаторов). В результате нарушается биосинтез тех или иных компонентов клеток организма и, в конечном счете, синтез белков.
Иногда организм животного способен к детоксикации поглощенного химического загрязнения. Замечено, что в организме животных тяжелые металлы нередко стимулируют образование специальных белков - металлотионеинов, способных связывать эти металлы и как бы консервировать их в отдельных участках организма.
Во многих случаях отследить пути и механизмы воздействия на живой организм химических загрязнителей бывает далеко не просто, особенно если речь идет о животном, находящемся не на лабораторном столе, а в своей естественной среде. Если, предположим, какой-то вид или популяция животных находится под угрозой вымирания, то анализ причин, порождающих эту угрозу, может затянуться на годы. Еще годы могут уйти на устранение обнаруженных причин. За это время интересующая нас популяция может перешагнуть барьер, после которого любые усилия спасти положение становятся тщетными.
В качестве примера приведем историю популяции китов-белух, обитающих в реке Святого Лаврентия в Канаде и находящихся в настоящее время под угрозой вымирания. Ученые долгое время не могли выявить причину вымирания. А между тем не так давно популяция казалась вполне благополучной. Еще каких-нибудь 50 лен назад канадское правительство платило премии за каждого убитого кита под тем предлогом, что они снижают запасы рыбы в реке.
А в 1983 году то же правительство забило тревогу. Совместно с правительством провинции Квебек оно выделило 2,4 млрд. долларов на десятилетний план очистки реки Святого Лаврентия и создания заповедника для белух. Между тем численность популяции продолжала убывать, и причины этого оставались неизвестными. Лишь в начале 90-х годов исследованиями, проведенными в Теннеси, было установлено, что в мозговой ткани белух накопилось огромное количество канцерогенного вещества бензапирена, выделяющегося, в частности, при плавлении алюминия. Причиной гибели белух стала наконец известной, но зато теперь неизвестно, имеют ли смысл затраты на очистку реки и создание заповедника. Скорее всего, время уже упущено.
Существуют достаточно веские доказательства того, что загрязняющие вещества нарушают нормально течение эмбриогенеза. При этом родившиеся детеныши теряют многие свойства, важные для выработки приспособительных реакций.
Загрязнение воды нефтью резко ухудшает репродуктивные функции у водоплавающих птиц.
Отрицательно влияет на репродуктивную функцию животных также шумовое и электромагнитное загрязнение среды. Дикие животные в большинстве случаев не переносят посторонних, несвойственных естественной природной среде звуков. Эти звуки становятся мощным фактором беспокойства. Стерх (в настоящее время ставший очень редким вид журавлей) обычно бросает кладку, если в окрестности нескольких сотен метров от гнезда хотя бы один раз появляется человек.
Электромагнитные поля средней и даже низкой интенсивности неблагоприятно влияют на окислительно-восстановительные процессы в организме, вызывают функциональные изменения в сердечно-сосудистой и эндокринной системах, нарушают кислородный режим в тканях, угнетают состояние нервной системы.
Исключительно опасным для существования всего живого на планете является радиоактивное загрязнение территории. Радиоактивность может быть причиной очень многих заболеваний. В малых дозах радиоактивное облучение вызывает в организме сложную и пока не до конца изученную цепь повреждений, в том числе генетических, стимулирует развитие раковых заболеваний. При высоких дозах происходит разрушение клеток и тканей органов, наступает скорая смерть.
На загрязненных радионуклидами территориях жизнь попросту начинает угасать, тем быстрее, чем выше уровень загрязнения.
Влияние антропогенных факторов на практике никогда не ограничивается отдельным организмом или их популяцией, а распространяется на весь биогеоценоз или экосистему благодаря существованию множественных внутренних связей в этих системах. Ответом биогеоценоза на загрязнение может быть изменение доминантного вида вплоть до его замещения другими видами, прежде игравшими второстепенное значение. Общими свойствами выживающих видов является уменьшение размеров тела, снижение продолжительности жизни и т.д.
Разбалансировка между отдельными видами в сообществе меняет всю систему связей в биогеоценозе – трофических, симбиотических, конкурентных и т.д. Внутри отдельных популяций может произойти изменение возрастно-половой структуры, ведущее к снижению плодовитости. Последнее часто бывает следствием увеличения коэффициента инбридинга (близкородственного скрещивания). В конечном счете, под влиянием загрязнения снижается общая продуктивность и разнообразие сообщества.
Влияние загрязнения на здоровье людей.
Под здоровьем понимают состояние полного физического, духовного и социального благополучия.
Понятие «здоровье» - достаточно сложное; оно может рассматриваться в разных аспектах: медицинских, социально-экономических, юридических, философских. Количественные параметры утраты здоровья выражаются в показателях заболеваемости, рождаемости, смертности, продолжительности жизни, физического развития, инвалидности и т.д.
Здоровье россиян за последние годы существенно ухудшилось. По средней продолжительности жизни Россия занимает 47-48 место в мире. Резкое снижение этого показателя произошло именно в последнее время.
В 1987 г. средняя продолжительность жизни была 70 лет, а в 1994 г. упала до 64. При этом у мужчин отмечено наибольшее падение: с 65 до 58 лет, у женщин – с 75 до 71 года. В сельской местности мужчины в среднем не доживают и до 55 лет.
По показателю детской смертности Россия намного «опережает» развитые страны: на 1000 новорожденных в России приходится 22 смертных случая, тогда как в США, например, 5,5. Практически здоровых детей у нас очень мало – всего 14%.
Ежегодно в стране регистрируют около 400 тыс. случаев профзаболеваний. Наиболее опасна работа в авиации, на предприятиях горнодобывающей, угольной и легкой промышленности.
Большинство специалистов считают, что удручающая ситуация со здоровьем россиян в значительной степени связана с экологической обстановкой. Загрязненность окружающей среды представляет реальную угрозу для здоровья населения и является фактором риска.
Более 20% территории России отнесены к зонам экологического бедствия, и более 70 млн. людей дышат воздухом, уровень загрязнения которого в 5 и более раз выше предельно допустимых нормативов.
Согласно статистическим данным, загрязненностью воздуха обусловлено 41% заболеваний органов дыхания, 16% - эндокринной системы, 2,5% онкологический заболеваний у лиц в возрасте 30-34 лет и 11% - у лиц 55-59 лет.
Опасными для здоровья человека являются тяжелые металлы, хлорированные углеводороды, нитраты, нитриты и нитросоединения, асбест, пестициды в целом.
Одним из самых распространенных и опасных химических веществ, обладающих сильным канцерогенным действием, является бензапирен.
Канцерогенами являются также промышленная пыль, диоксид азота, диоксид серы. Рост парка автомобилей приводит к увеличению концентраций диоксида азота в атмосферном воздухе, тогда как рост числа онкологических заболеваний происходит в случае превышения ПДК в 2 раза.
Качество воды в местах водопользования примерно в 30% случаев не соответствует требованиям по санитарно-химическим и микробиологическим показателям. Использование питьевой воды при существующем уровне ее загрязнения является, по мнению специалистов Госсанэпиднадзора, одной из основных причин заболеваний органов пищеварения и выделительной системы.
Негативным фактором является загрязнение продуктов питания. Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20% - из воздуха, 10% - с водой.
Влияние токсического загрязнения на здоровье ярко прослеживается на примере загрязнения ртутью. В Южно-Енисейске Красноярского края, где уже более полвека добывают золото, концентрация в воздухе паров ртути (используемой для обогащения золота) превышает ПДК в десятки раз. Средняя продолжительность жизни не превышает здесь 42-45 лет.
В отдельную группу выделяют факторы, воздействие которых на окружающую среду и человека находится в стадии изучения, хотя уже имеются доказательства их вредного влияния. Отрицательное воздействие на здоровье оказывает повышенный уровень шума в городах. К числу недостаточно изученных факторов негативного воздействия относят также диоксины, СВЧ, загрязнение неионизирующими электромагнитными излучениями.
Экология и инженерная охрана природы.
Никакое общество не может развиваться без потребления. Для удовлетворения своих потребностей люди организуют хозяйственную деятельность. Основой хозяйственной деятельности является производство. Цели его развития в разных сообществах различны. Но какими бы ни были цели и принципы общественного развития, возникновение противоречий между человеком и природой, между производством и естественными экологическими системами неизбежно. Речь может идти лишь о глубине этих противоречий и о разных возможностях их разрешения.
В современном мире численность населения Земли быстро возрастает. Соответственно растут и потребности людей, причем не пропорционально росту их численности, а более высокими темпами вследствие расширения ассортимента, количественного и качественного роста потребления благ. Удовлетворить эти непрерывно умножающиеся потребности можно только за счет развития производства. Развитие производства немыслимо без использования природы и ее разнообразных ресурсов.
С развитием производства очевидной становится ограниченность традиционно используемых природных благ суши, поэтому в настоящее время перспективы развития производства все в большей мере связывают с использованием ресурсов Мирового океана, космического пространства. Значительные территории ранее нетронутой природы, сельскохозяйственных и лесных угодий захватывают промышленных предприятия, водохранилища, горные выработки, автодороги, магистральные и промысловые трубопроводы, линии электропередачи, аэропорты, населенных пункты и особенно города.
Но, пожалуй, самое отрицательное воздействие производства на окружающую природную среду – это ее загрязнение, которое во многих районах мира достигло критического уровня для устойчивости экологических систем и здоровья людей. Загрязнение атмосферного воздуха сопровождается массовой гибелью лесов, снижением поголовья или исчезновением видов фауны, снижением урожайности сельскохозяйственных культур, потерей рыбопродуктивности водоемов, наносит урон здоровью людей.
Все это ставит перед всеми людьми и, особенно перед теми, кто ответствен за научно –технический прогресс, кто призван принимать решения на государственном и международном уровнях, объективное требование – учитывать воздействие производства на окружающую среду. Не допускать превышения порогов устойчивости экологических систем, чтобы не вызвать необратимых процессов в природе, способных привести к ее критической деградации и гибели всего живого на Земле.
По мере развития науки и техники, умножения производительных сил общество получает возможность все более активно воздействовать на природу с целью использования ее ресурсов и естественного потенциала для удовлетворения своих постоянно возрастающих потребностей. Это воздействие имеет двоякий характер. Оно может содействовать развитию природы, облагораживать ее, повышать полезную продуктивность биологических систем. Однако успех в области преобразования природы сопутствует людям лишь тогда, когда они изучают законы природы, считаются с их действием, учитывают их объективные требования. К сожалению, в действительности эти совершенно необходимые условия учитываются далеко не всегда, а в большинстве случаев и вовсе игнорируются. В результате рост производства сплошь и рядом сопровождается широкомасштабным разрушением природных систем и интенсивным загрязнением среды, что наносит ущерб и природе, и обществу.
Перед человечеством неотвратимо встала задача разумного, рационального природопользования, позволяющего удовлетворять жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды.
С этих позиций ключевой научно-технической дисциплиной, определяющей способы и средства достижения экологически разумного компромисса между человеком и природой является инженерная экология. Инженерная экология несет ответственность за разумное развитие науки и техники в экологически оптимальном смысле.
К природоохранным мероприятиям относятся все виды хозяйственной деятельности, направленные на снижение и ликвидацию антропогенного воздействия на природную среду, улучшение и рациональное использование природных ресурсов. К числу таких мероприятий относятся: развитие природосберегающих строительных технологий с применением специальных машин и механизмов, оказывающих минимальное воздействие на природу; размещение строительных баз, обслуживающих объектов и систем транспортных потоков с учетом экологических требований; строительство очистных и обезвреживающих сооружений и устройств; рекультивация земель; меры по борьбе с деструкцией ландшафтов; мероприятия по защите от загрязнения и разрушения геологической среды, по охране и воспроизводству ресурсов растительного и животного мира.
Результаты природоохранных мероприятий проявляются на различных уровнях и в соответствии с этим подразделяются на экологические, социальные и экономические. Указанные виды результатов тесно связаны и представляют единый причинно-следственный ряд. В зависимости от применяемых методов оценки они могут рассматриваться как отдельно, так и сгруппированными, например, социально-экономические или социально-экологические.
Экологический результат заключается в снижении (или предотвращении) отрицательного воздействия на окружающую среду и улучшении ее состояния. Он проявляется в снижении объемов поступающих загрязнений, увеличении количества и качества пригодных к использованию природных ресурсов и измеряется в зависимости от вида антропогенных нарушений окружающей природной среды.
Социально-экономический результат заключается в повышении уровня жизни населения, эффективности общественного производства и увеличении национального богатства региона.
Социальные результаты могут быть частично выражены в стоимостных показателях (снижение затрат, связанных с заболеваемостью, и т.п.).
Экономические результаты заключаются в экономии или предотвращении потерь природных ресурсов, живого и овеществленного труда (во всех сферах – производственной, непроизводственной, личного потребления).
Экономический результат может быть выражен в денежной форме и представляет собой сумму следующих величин в стоимостной оценке:
Предотвращение экономического ущерба от загрязнения окружающей среды;
Прирост природных ресурсов, сберегаемых (улучшаемых) благодаря осуществлению природоохранного мероприятия;
Прирост реализуемой продукции, получаемый благодаря более полной утилизации сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов в результате осуществления природоохранного мероприятия.
Перспективы рационального природопользования.
Основными целями, которые должны быть поэтапно достигнуты в результате природоохранной работы в России в период до 2005 года, являются:
Сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу более чем в 2 раза;
Снижение уровня загрязнения атмосферы до допустимого по санитарным нормам в 35 промышленных центрах с наиболее высоким уровнем загрязнения атмосферы и городах-курортах к 1995 г., а во всех городах и населенных пунктах – к 2005 г;
Оптимизация водопотребления в сельском и коммунальном хозяйстве к 2005;
Обеспечение к 2005 г. защиты почв от эрозии за счет внедрения комплекса противоэрозионных мероприятий и равновесия между отработкой и рекультивацией земель;
Максимальное сохранение и воспроизводство лесных ресурсов, повышение биологической устойчивости лесов;
Повышение в 2-3 раза продуктивности охотничьих угодий;
Увеличение площадей заповедных территорий до оптимального уровня;
Увеличение полноты извлечения из минеральных ресурсов полезных ископаемых;
Внедрение малоотходных технологий и создание безотходных территориальных промышленных комплексов, максимальное использование отходов.
Список литературы
Курс инженерной экологии. И.И. Мазур, О.И. Молдаванов. 1999 г.
Экология. А.М. Никаноров, Т.А. Хоружая. 2000 г.
Социальная экология. Ю.Г. Марков 2001 г.