Содержание
1. Какие изменения в сельском хозяйстве приводят к глобальным экологическим проблемам
1.1. Побочное действие минеральных удобрений
1.2. Воздействие пестицидов на экосистемы
2. Какие экологические факторы приводят к акселерации
2.1. Различные теории акселерации
2.2. Влияние экологии на акселерацию
Перечень литературы
1. Какие изменения в сельском хозяйстве приводят к глобальным экологическим проблемам
1.1. Побочное действие минеральных удобрений
Химизация сельского хозяйства, проводящаяся нарастающими темпами, занимает далеко не последнее место в ряду антропогенных факторов, воздействующих на почвы и на природу в целом.
В результате интенсивного использования удобрений в природной среде рассеивается ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота веществ.
Промышленный синтез азотных удобрений и их рассеивание по поверхности земли вносит серьезные изменения в его биогеохимический круговорот. Увеличение количества азота в природных средах за счет деятельности человека — опасное явление, так как вводимые в избытке нитраты не полностью денитрифицируются, а отсюда равновесие между процессами нитрификации и денитрификации нарушается. Ежегодно избыток нитратов достигает 9 млн. тонн. Они аккумулируются в гидросфере, растениях, а в дальней в пищевых продуктах, вызывают тяжелое отравление (рис. 1.1).
В отличие от азота фосфор характеризуется малой подвижностью, он почти полностью закрепляется в почве, обогащая ее. Вместе с тем фосфорные удобрения могут вызывать и отрицательные явления в виде накопления фтора, токсичного для человека и животных. Подобные явления наблюдаются и при использовании калийных удобрений. Большинство их содержит значительные количества хлора, который зачастую накапливается в почве и отрицательно влияет на ее агрофизические свойства. Заметное увеличение содержания цинка и фтора в ночвах связано с применением фосфорных удобрений, в состав которых входят данные элементы.
Рисунок 1.1. - Загрязнение среды нитратами и опасность заболевания человека (по Н. Ф. Реймерсу)
Дополнительное внесение минеральных удобрений нередко способствует загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм животных попадают в пищу человека. Таким образом, загрязняющие вещества оказывают и прямое влияние (разрушение и уменьшение урожая) и косвенное (аккумуляция этих веществ в почве, организмах животных и пищевых продуктах).
Отсюда есть необходимость сбалансированного (по всем необходимым макро- и микроэлементам), умеренного применения удобрений, проведения учета накопления и определения потенциальной опасности для населения и животных нитратов, нитритов и N-нитрозосоединений, содержащихся в водах, осадках, почве и растениях. Важен также расчет максимально возможных уровней загрязнения азотными соединениями при орошении. Данные о балансе и равновесии соединений азота с взаимодействующими веществами вод и почв должны служить основой рекомендаций о нормах, дозах и способах применения минеральных и органических удобрений, а также об использовании биологического азота для каждой сельскохозяйственной культуры севооборота.
Известкование и внесение в дерново-подзолистые почвы органических удобрений — важное условие уменьшения вредных для окружающей среды потерь питательных веществ. Снижение почвенной кислотности повышает эффективность удобрений в целом, а органические удобрения при этом существенно увеличивают водоудерживающую способность почвы и сорбционныс свойства, что повышает ее плодородие улучшает физико-химические свойства в обеспечивает более полное использование растениями питательных веществ, содержащихся к почве. [1]
1.2. Воздействие пестицидов на экосистемы
Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, относятся к различным классам, главным образом, органических соединений (хлорорганнческие, фосфорорганические, симметричные триазины, гетероциклические соединения и др.), обладают токсичностью не только для вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей среды. Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Из совокупности экологических свойств, присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными:
1. Пестициды, как правило, имеют широкий спектр токсического действия как на виды растений, так и на виды животных. Отсюда названия инсектициды, фунгициды, гербициды и т. д. вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном диапазоне воздействия этих веществ.
2. Пестициды очень токсичны для животных и человека.
3. Человек использует пестициды для уничтожения ограниченного числа организмов, составляющих не более 0,5% общего числа видов, населяющих биосферу, в то время как пестициды при применении воздейсвуют на все живые организмы.
4. Пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены против популяций.
5. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их используют только в том случае, когда численность популяции вредителя достигает большого значения.
6. Нередко применяют значительно больше пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя.
7. Площади, на которых используют пестициды, значительны, составляют сотни миллионов гектаров.
8. Многие пестициды обладают длительным сохранением в почве — от нескольких месяцев до 2—3 лет, а иногда и более.
Стабильность пестицидов опасна различными последствиями, которые еще более усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения.
Пестициды распространяются далеко за пределами тех агроэкосистем, где они применяются. Даже в случае использования наименее летучих компонентов, более 50% активных веществ в момент воздействия переходит прямо в атмосферу. [1]
Большую опасность как источник загрязнения продуктов питания пестицидами представляет почва. В почву пестициды поступают различными путями: при непосредственном внесении их в почву для уничтожения почвообитающих вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе препаратов при обработке посевов полевых культур, при неосторожном выполнении различных операций с химическими препаратами, при поверхностном стоке с вышерасположенных участков с осадками, оросительными, коллектсрно-дренажными и сточными водами, с частицами почвы при ветровой эрозии.
Пестициды после целенаправленного внесения или случайного попадания в почву могут вызывать в окружающей среде следующие изменения:
— уничтожить вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур, сорные растения или изменить процессы роста и развития растений в желательном для человека направлении, а затем минерализоваться в течение разного периода времени;
— вызвать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие персистентных, например, гербицидов, на последующие культуры, изменение химического состава культурных растений в отрицательную сторону и т. п.).
Пестициды или продукты их распада и превращения по отношению к почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют плодородие почвы, действуют по-разному:
— угнетают их рост (некоторые фунгициды и средства для дезинфекции почвы);
— оказывает нейтрально-подавляющее действие (большинство инсектицидов);
— изменяют их видовой состав в течение определенного периода. [2]
Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных элементов, которые, в свою очередь, воздействуют на персистентность химических средств защиты растений непосредственно химическим способом или изменением микробиологических процессов.
После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их вымывается из почвы и попадает в водоемы. Они могут ухудшать вкус, запах и цвет пресной воды. Многие пестициды устойчивы в водной среде и могут накапливаться в отдельных органах животных. Установлено, что до 25% применяемых пестицидов попадает в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных пестицидами, загрязняет не только небольшие водоемы, реки, но и эстуарии (широкое устье реки, впадающее в море или океан). В Средней Азии при орошении сельскохозяйственных культур коллекторно-дренажными водами выносится 1,1—2,5% хлорорганических и 0,2—0,5% фосфорорганических препаратов от общего количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5% хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй обработках полей, и около 0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют 2,5—4,2% от количества применяемых.
Заслуживает пристального внимания изучение путей миграции пестицидов, применяемых в рисоводстве. Они легко попадают в коллекторно-дренажные воды и разносятся ими на большие расстояния. Например, пропанид обнаруживается в лиманах Азовского и Черного морей. При анализе свыше десяти видов рыб (линь, лещ, окунь, судак, тарань и др.) в органах и тканях был найден препарат и его метаболиты. Пропанид накапливается и в высших водных растениях. Водные организмы способны концентрировать пестициды, в большей или меньшей степени становясь источниками распространения их по трофическим цепям. Наибольшим коэффициентом кумуляции характеризуются водные беспозвоночные, особенно личинки некоторых насекомых и ракообразных.
Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные последствия для отдельных видов и биоценозов в целом. С экологической точки зрения, различают несколько форм воздействия пестицидов. Первая категория форм воздействия называется демэкологической, выражается совокупностью нарушающих воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фитосанитарному веществу. Последствия подобных воздействий проявляются быстро и обусловлены повышенной токсичностью таких веществ для видов растений и животных. Это вымирание определенной части особей, входящих в состав зараженной популяции, прямо пропорциональное дозе примененного вещества. Пестицид является экологическим фактором, который не зависит от плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие демэкологические эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, как уже было отмечено выше, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное — пищевой объект хищника — не достигнет критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация.
Помимо высокого уровня смертности вследствие хронической интоксикации, имеется и другая форма влияния пестицидов на биологические виды, не столь явная, но не менее вредная, которая выражается в уменьшении биотического потенциала вида.
Хроническая интоксикация может изменить коэффициент рождаемости либо путем снижения обычной плодовитости или снижения выживаемости яиц и молодняка, либо в связи с действием указанных факторов одновременно. Эти отрицательные влияния сказываются на биотическом потенциале и в худшем случае могут привести к полной бесплодности популяции, подвергшейся интоксикации. Наряду с демэкологическими воздействиями пестицидов различают и биоценотические воздействия. Так, если какое-то животное абсолютно нечувствительно к данному пестициду, все же численность его популяции может значительно уменьшиться из-за уничтожения тех растений или животных, которые служат ему добычей или пищей. С другой стороны, разрушение гербицидами растения-хозяина исключает из экосистемы тех насекомых и других беспозвоночных, для которых это растение служило пристанищем и на котором они паразитировали.
Рисунок 2.2. - Основные последствия экологического воздействия пестицидов (по Moore)
Другие экологические последствия применения пестицидов характеризуются возрастанием численности популяций, плотность которых до применения пестицидов была относительно небольшой. Рост численности популяции может быть обусловлен исчезновением конкурирующего вида, имеющего аналогичные требования к корму и условиям гнездования или подавлением хищников и паразитов.
Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия (рис. 201). Иногда оно, как это ни парадоксально, проявляется в увеличении численности этой популяции, которую собирались уничтожить.
Широкая миграция пестицидов с воздухом и осадками привела к тому, что они, распространяясь повсеместно, в некоторых регионах планеты уже привели к серьезным нарушениям биологического равновесия.
В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней и сорняков. [1,2]
2. Какие экологические факторы приводят к акселерации
2.1. Различные теории акселерации
Koch, школьный врач из Лейпцига, очень обстоятельно занимался вопросами ускоренного развития молодежи. Для обозначения этого процесса он ввел понятие акцелерация. На основании своего опыта он опубликовал «теорию гелиогенного ускорения». Согласно этой теории, солнце является источником первичного раздражения, вызывающего ускорение роста. Интенсивная инсоляция на пляжах и во время занятий спортом, облегчение доступа солнечного света к телу благодаря более легкой одежде, более длительное пользование свежим воздухом, пребывание на даче и в домах отдыха, усиленная солнечная экспозиция, лучшие жилищные условия с улучшенными условиями освещения, а также облучение искусственным горным солнцем — все это приводится в качестве способствующих факторов. Меньшую интенсивность роста до первой мировой войны Koch объясняет нехваткой витамина D при достаточ
Все же эта теория не может объяснить наблюдаемое на протяжении почти 100 лет увеличение размеров тела. Она также не позволяет ответить и на ряд вопросов, возникающих в связи с постоянно выявляемыми различиями между городскими и деревенскими детьми, между детьми богатых и бедных семей. В соответствии с этой теорией у деревенских детей должны быть во всяком случае лучшие показатели по сравнению с городскими детьми, ибо, несмотря на все тормозящие факторы (например, ранняя физическая нагрузка при тяжелых сельскохозяйственных работах), сельская молодежь несомненно испытывает значительно более интенсивное воздействие солнца. Это обусловлено уже самим образом жизни, связанным с более длительным пребыванием на свежем воздухе, а также тем, что в сельской местности солнечный свет не встречает препятствий, в то время как в больших городах слой пыли и испарений ограничивает его эффективность. [5]
В биологии давно известен закон, согласно которому при близкородственных связях родителей дети рождаются ослабленными, часто болеют, плохо развиваются и растут. И наоборот, потомство от родителей с большими различиями в наследственности (генофонде) более крупное, жизнеспособное. Так что вполне логично видеть причину некоторых волн акселерации в генетической удаленности отцов и матерей, если эта удаленность... не слишком далека. Недавно появились исследования, доказывающие, что между увеличением роста детей и различиями родителей есть оптимум. При смещении от него в сторону значительно меньшего или еще большего расстояния между отцом и матерью эффект может оказаться с отрицательной величиной. Так что не всякое «смешение народов» автоматически приводит к увеличению роста. В то же время относительной замкнутостью и узостью круга брачных связей жителей высокогорных районов Дагестана, Непала, Индии, аборигенов Северной Америки и Австралии можно, наверное, объяснить тот факт, что акселерация прошла мимо населения этих регионов Земли.
Еще вариация на тему об акселерации. В начале семидесятых из разных стран сообщения о необыкновенных приростах и привесах юного поколения. Казалось, конца-краю этому не будет, и вдруг в середине 70-х годов восторги иссякли, Чудеса, да и только!
— Не чудеса, а закон природы, — сказал профессор А. Л. Чижевский. Он обратил внимание на связь стихийных бедствий, голода, эпидемий с периодами усиления солнечной активности, которая меняется каждые 10—11 лет. Естественно, за время эволюции человечество должно было как-то приспособиться к годам высокой активности нашего светила, ибо иначе это грозило неминуемой гибелью. И человечество выработало оригинальнейший путь самосохранения, который заключался в том, чтобы уберечь от повреждения хотя бы наиболее уязвимые этапы жизни потомства: внутриутробное развитие и половое созревание. Вот что об этом пишет известный антрополог, профессор Б. А. Никитюк: «Можно считать точно установленным, что в годы активного Солнца размеры новорожденных меньше. Это облегчает роды. У родившихся под знаком бурного светила половое созревание наступает в 15—16 лет. Природа словно «оттягивает» ответственный момент до более спокойной поры. Те же, кто родился в год «спокойного» Солнца, созревают уже лет через 10—11. Точно торопятся успеть до критического времени». Теперь легко понять, почему акселерация пошла на убыль в семидесятых годах. Это был период активного Солнца. [4]
Из других гипотез акселерации заслуживает внимания та, что пытается объяснить феномен ускоренного роста детей влиянием урбанизации. Спору нет, в больших городах жить комфортнее, лучше питание, совершеннее все виды обслуживания, в том числе и медицинского, выше психоэмоциональный тонус населения, а значит, и стрессовая активность. Все это может способствовать росту и развитию ребенка. Но вот что интересно: ускоренный рост детей в городах становится все менее заметным по сравнению с сельской местностью. В чем же дело? Деревня догоняет город по условиям жизни? И это тоже, но главная причина, видимо, в другом.
Преимущества, которые на первых порах несла урбанизация, постепенно превращаются в ее недостатки, отрицательно влияющие на рост молодого поколения. К ним относятся: загрязнение окружающей среды, гиподинамия, рафинированная высококалорийная и избыточная пища, шум, скученность населения, стрессы, переутомление, психоэмоциональные и информационные перегрузки и многое другое, явно мешающее человеку нормально расти. [6]
2.2 Влияние экологии на акселерацию
Сильнейшим мутагеном является ионизирующая радиация, которая может вызвать поражение как соматических (бластоматоз), так и половых клеток (наследственные заболевания). Ионизирующая радиация относится к глобальным факторам, к ее воздействию особенно чувствительны дети. Сложившийся в эволюции уровень мутагенеза (около 4% генетических повреждений в каждом поколении) примерно на 10% обусловлен естественным фоном радиации, который в последние десятилетия повышается сам, и вместе с ним — и уровень генетических повреждений.
Более широкое использование атомной энергии может представлять реальную угрозу обществу, т. к. в больших объемах накапливаются радиоактивные отходы, которые трудно обезвредить. Но самую большую опасность для человека представляет производство атомного оружия. [7,8]
Среди факторов окружающей среды также возрастает доля влияния на человека электромагнитных полей различной частоты. В литературе отражены многообразные отрицательные воздействия электромагнитных полей на организм экспериментальных животных.
Кроме того, на организм оказывает непосредственное влияние ультрафиолетовое излучение. Выявлено его влияние на систему гипоталамус— гипофиз — надпочечники: слабоэритемные дозы стимулируют активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, большие дозы приводят к обратному действию и угнетению тканевого дыхания.
При соответствующих физиологических дозах облучения имеет место повышение активности ферментов, участвующих в процессах переаминирования и повышения синтеза белка, что в конечном счете приводит к повышению показателей длины и массы тела организма.
Также следует принимать во внимание естественный фон солнечной радиации и космических излучений, оказывающих существенное влияние на биосферу и человека.
Различные циклы солнечной активности вызывают известную активацию и в биологических системах; установлена корреляция между этими циклами и эпидемиями и эпизоотиями, связь потока радиоволн и случаев лейкопении и нарушений некоторых констант внутренней среды организма. Резкие изменения солнечной активности (магнитные бури и др.) влекут за собой повышение заболеваемости сердечнососудистой системы и органов дыхания и более высокую смертность среди детей и лиц пожилого возраста. [7]
Значение рассматриваемых факторов повысилось в период научно-технического прогресса, оказавшего значительное влияние на повышение социально-экономического уровня и санитарно-гигиенических условий жизни населения, что не могло не отразиться на состоянии здоровья детей. Однако научно-технический прогресс имеет и отрицательные стороны, в частности, расширение и интенсификация производства резко повысили загрязнение окружающей среды, которое сейчас в ряде мест оценивается как опасное для здоровья человека и его будущих поколений. В этих условиях могут сдвигаться некоторые биологические константы человека и изменяться процессы роста и развития детей.
Нормальное развитие организма идет при непрерывном взаимодействии с факторами среды в том объеме и направлении, которые сложились в филогенезе. Изменение обычных факторов по силе или воздействие новых факторов изменяет течение биологических процессов в организме. В обычных условиях динамичность комплекса, обусловленная множеством факторов, его составляющих, и изменчивостью каждого фактора, уравновешивается сложными механизмами регуляции растущего организма. Изменения среды обитания вызывают у человека ответные адаптивные реакции, генетически запрограммированные в ходе эволюционного процесса, а экстремальные воздействия, затрагивая в ряде случаев генетический аппарат соматических и половых клеток, могут усиливать мутагенез и повышение вариабельности ответных реакций организма. Совершенно новые факторы окружающей среды могут оказаться сильными мутагенами, к которым процесс видовой адаптации будет формироваться через адаптацию и естественный отбор отдельных индивидов, но это для человечества тяжелый процесс, и поэтому он должен быть предотвращен разумными мерами охраны окружающей среды.
Обычно под влиянием различных факторов среды возникают как специфические реакции, так и общие неспецифические, характеризующие целостную реакцию приспособления организма к воздействию вредных факторов: истинные адаптации, нарушение адекватной адаптации или состояние неспецифически повышенной сопротивляемости. Возникновение той или иной реакции обусловлено не только характером фактора и его силой, но и возрастными, индивидуальными особенностями организма и его состоянием здоровья. [3]
Изучение влияния факторов НТП в исследованиях проводилось в двух направлениях: по сопоставлению уровня физического развития школьников двух городов с разным фоном загрязнения воздуха и путем оценки влияния факторов НТП опосредованно, через организм матери и отца (производственные вредности), с учетом влияния других факторов.
Изучалось физическое развитие школьников в 2 городах, близких по социальному составу населения, материально-экономическому уровню, но различающихся по характеру и уровню загрязнения атмосферного воздуха. Сведения о загрязнении внешней среды этих городов выбросами различных промышленных, бытовых предприятий и автотранспортом получены в результате исследований атмосферного воздуха, воды, почвы, растительности и биоматериалов, проведенных сотрудниками кафедры общей гигиены медицинского института, а также СЭС и гидрометеослужбы. Результаты воздействия загрязнений на состояние здоровья школьников представлены по данным индивидуальной оценки физического развития, сгруппированным в типологические группы (табл. 2.1). Как видно из табл. 2.1, особенности распределения типологических групп школьников имеют определенные различия: в г. Р. больше учащихся типов III и VII, но меньше учеников II типа, по другим оценочным группам различия несущественны.
Таблица 2.1 - Распределение школьников по типам физического развития в городах с разным уровнем загрязнения воздушной среды (в процентах)
| Города | Типы | ||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | |
N Р |
7,7 8,4 1=1,43 | 65,0 57,6 1=4,90 | 5,7 12,6 t=7,34 |
3,6 3,2 - |
1,3 1,0 - |
9,4 8,8 - |
1,2 2,6 t=3,18 |
0,5 0,2 - |
5,6 5,6 - |
Ниже приведен анализ уровня физического развития школьников по трем разным пунктам: центр (1), окраина города (2), рабочий поселок (3), расположенный в черте санитарной зоны (табл. 2.2).
Таблица 2.2 - Распределение школьников по типам физического развития в трех пунктах города Р с разным уровнем загрязнения воздушной среды (в процентах).
| Пункт | Типы | ||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | |
| 1-й | 8,4 | 57,6 | 12,6 | 3,2 | 1.0 | 8,8 | 2,6 | 0,2 | 5,6 |
| 2-й | 9,5 | 59,1 | 13,4 | 4,1 | 0,7 | 5,4 | 3,6 | --- | 4,3 |
| 3-й | 3,5 | 50,0 | 18,5 | 2,9 | 0,7 | 11,7 | 4,3 | 0,2 | 8,3 |
Как видно из табл. 2.2, связь уровня физического развития школьников и загрязнения в каждом пункте выявляется еще более отчетливо. В пунктах с наибольшей степенью загрязнения воздуха выявлены следующие результаты: больше детей с пониженной и низкой длиной тела, снижено число детей со средним и высоким физическим развитием и несколько повышено — с нарушениями жирового обмена.
Анализ полученных данных, позволяет предполагать, что комплекс факторов, определяющих разный уровень загрязнения атмосферного воздуха, различно влияет на процессы роста и развития, а повышение уровня загрязнения (и некоторые химические компоненты его) замедляет эти процессы и способствует формированию ожирения у детей. [5]
Перечень литературы
1. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології.- К.: МАУП, 2002.-296с., іл. С:183-192,199-219
2. Джигирей В.С., Старожук Н.Н. Основи екології та охорони навколишнього середовища. – Львів: Афіша, 2001 – 272 с. С: 84-89,112-115
3. Гавриленко Б.Б. Соціальна екологія. – Запоріжжя : дике поле, 2001 – 240 с. С:38-41
4. Залесский М.З. Можно ли подрасти. – М.: Знание, 1997 – 96с.
5. Зельцер А. Причины и формы проявления ускоренного роста. – М.: Медицина, 1990 – 60с. С:18-33.
6. Дорожнова К.П. Рольсоциальных и биологических факторов в развитии ребенка. - М.: Медицина, 1980 – 160с. С:122-125.
7. Бака Н.Т., Барабин О.Н. Радиоэкология. – М.: Экология, 2001 – 150с.
8. Холл Э Дж. Радиация и жизнь. – М.: Экология, 2001 – 340с