10.3. Нарушение потоков энергии

Нарушение потоков энергии человеком выражается в изменении пропорций пирамиды энергии, в которой человек занимал определенную нишу. Человек до конца 19-го века потреблял первичную продукцию (биомассу, производимую растениями) в количествах, установленных для крупных животных. Постепенно он начал перераспределять первичную продукцию в свою пользу за счет охоты, земледелия, сведения лесов. В настоящее время прямое использование человечеством фотосинтетической продукции, производимой в течение года, составляет около 4%. Еще 39% первичной продукции потребляется косвенно. Следовательно, человек изымает из естественного биогеохимического круговорота около 40% первичной продукции, нарушая тем самым потоки энергии в биосфере.

Причиной возникновения многих глобальных проблем экологии является использование человеком дополнительной энергии ископаемого топлива, которое сопровождается повышением температуры приземных слоев атмосферы.

Образующиеся при добыче и сжигании органического топлива метан и углекислый газ увеличивают толщину теплового экрана Земли, что усиливает парниковый эффект. Следовательно, стабильное существование биосферы возможно при снижении потребления растительной продукции и органического топлива.

10.4. Нарушение круговорота веществ

К концу второго тысячелетия в биосфере наряду с биогеохимическим круговоротом веществ сформировался антропогенный круговорот веществ, или ресурсный цикл. Ресурсный цикл – обмен веществ между природой и обществом, включающий извлечение естественных ресурсов из природной среды, вовлечение их в хозяйственный оборот с последующей утилизацией, а также возвращение трансформированной природной субстанции в окружающую среду. Основные этапы ресурсного цикла: сырье, производство, эксплуатация (потребление), утилизация (вторичные ресурсы), отходы.

Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие.

Совокупность нарушений круговорота веществ и потоков энергии, прямого и косвенного воздействия на среду обитания живых организмов выражается в:

1) изменении ландшафтов и нарушении целостности природных комплексов;

2) изъятии природных ресурсов;

3) загрязнении окружающей среды.

10.5. Загрязнение

Загрязнение (по Реймерсу Н.Ф.) – привнесение в среду или возникновение в ней новых, не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентраций перечисленных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям. Источники антропогенного загрязнения, наиболее опасные для популяций любых организмов, – промышленные предприятия, теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство. Природными загрязнениями могут быть пыльные бури, селевые потоки, лесные пожары, вулканический пепел.

Классификация загрязнителей с экосистемной точки зрения Ю. Одума:

1) стойкие (не разлагающиеся) загрязнители. В естественной среде не разрушаются или разрушаются медленно. К ним относятся так называемые ксенобиотики – химические соединения, полученные человеком в результате искусственного синтеза и не входящие в число природных соединений;

2) загрязнители, разрушаемые биологическими процессами. Для них существуют естественные механизмы переработки.

Самоочищение – естественное разрушение загрязнителя в среде в результате природных, физических, химических и биологических процессов.

Во многих случаях загрязнение среды нарушает компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические механизмы не срабатывают.

По токсичным свойствам загрязняющие вещества делят на:

1) тератогенные – воздействующие на организм человека в стадии внутриутробного развития, приводящие к ненаследуемому уродству;

2) мутагенные – вызывающие возникновение мутаций, т. е. изменение структуры молекул ДНК;

3) канцерогенные – приводящие к образованию злокачественных опухолей.

По своей природе загрязнения бывают: химическими; физическими; биологическими.

Биологическое загрязнение подразделяют на микробиологическое и биотическое. Под микробиологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы не характерных для них бактерий, вирусов и др. Биотическое загрязнение – привнесение новых видов, обитавших ранее в других условиях. В последние десятилетия появилась новая угроза – продукты генной инженерии.

К физическим загрязнениям среды относятся: шумовые, тепловые, радиоактивные, электромагнитные.

К химическим загрязнителям, наносящим наибольший вред биосфере относят: 1) диоксид серы; 2) оксид углерода и оксиды азота; 3) тяжелые металлы: свинец, кадмий, ртуть; 4) канцерогенные вещества (бензапирен); 5) диоксины; 6) пестициды (хлорорганические) включают вещества различного назначения: инсектициды – для уничтожения насекомых; фунгициды – средства против грибков; гербициды – угнетатели сорняков и др.

Попадание пестицидов в атмосферу осуществляется непосредственно при их использовании в виде газов, паров, аэрозолей или при распылении любых форм пестицидов с самолета. С воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в меньших количествах.

Низкие концентрации ядохимикатов в природных водах ухудшают органолептические свойства воды. В результате аккумуляции пестицидов уменьшается численность популяций некоторых видов рыб: отравление токсикантами снижает их сопротивляемость болезням, вызывает потерю теплового равновесия со средой и ухудшает способность к воспроизведению потомства.