Мотивы рационального природопользования и охраны природы

В основе рационального природопользования и охраны природы лежат разные мотивы (аспекты): экономический, здравоохранительный, эстетический, научно-познавательный, воспитательный и др.

Экономический мотив - важнейший мотив, как в прошлом, так и в настоящее время, т.к. вся хозяйственная деятельность человека и само его существование основаны на использовании природных ресурсов.

Здравоохранительный мотив возник относительно недавно в связи с усиливающимся загрязнением окружающей среды, результатом которого являются многочисленные заболевания и снижение продолжительности жизни населения (рис. 35).

Рисунок 35 – Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека (схема)

Эстетический мотив подразумевает поддержание хотя бы отдельных природных комплексов в состоянии, способном удовлетворять эстетические потребности человека.

Научно-познавательный мотив имеет в виду сохранение биологического разнообразия организмов, неизменных участков природы, ее отдельных произведений и т.д. с целью ее научного познания.

Воспитательный мотив подразумевает необходимость охраны природы для формирования духовных потребностей человека.

Конечная цель рационального природопользования и охраны природы - обеспечение благоприятных условий для жизни человека, развития хозяйства, науки, культуры и т.д., для удовлетворения материальных и культурных потребностей всего человеческого общества.

Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах (правилах):

1. Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращения негативных последствий природопользования.

2. Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно производиться на основе повышения интенсивности освоения их, в частности, с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, транспортировке, обогащении и переработке.

3. Правило множественного значения объектов и явлений природы:использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

4. Правило комплексности: использование природных ресурсов должно реализовываться комплексно, разными отраслями народного хозяйства.

5. Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

6. Правило косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.

7. Правило единства использования и охраны природы: охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования. Охрана природы не должна быть самоцелью.

8. Правило приоритета охраны природы над ее использованием: при использовании природных ресурсов должен соблюдаться приоритет экологической безопасности над экономической выгодностью.

Виды природопользования. Многообразная деятельность человека, направленная на использование полезных ему свойств природы условно сгруппирована в различные виды природопользования. Различают три вида природопользования: отраслевое, ресурсное и территориальное.

Отраслевое природопользование – использование природных ресурсов в пределах отдельной отрасли хозяйства.

Ресурсное природопользование – использование какого-то отдельно взятого ресурса.

Территориальное природопользование - использование природных ресурсов в пределах какой-либо территории.

Интересы разных отраслей хозяйства и пользование разными ресурсами могут иметь различные сочетания.

Альтернативное сочетание – когда использование одного ресурса исключает возможность использования другого ресурса. Например, закладка карьера обязательно уничтожает почвенный покров.

Конкурентное сочетание – когда увеличение или уменьшение использования одного ресурса увеличивает или уменьшает возможность использования другого ресурса. Например, сплошная вырубка леса ухудшает рекреационные свойства территории.

Нейтральное сочетание – когда использование одного ресурса не влияет на использование другого ресурса. Например, использование лесов для водоохраны не мешает охотничьему хозяйству.

Взаимовыгодное сочетание – когда использование одного ресурса увеличивает возможность использования другого ресурса. Например, садоводство в рекреационной зоне.

Антропогенное воздействие на биосферу чаще негативное, чем позитивное проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях. Главнейшим и наиболее распространенным видом воздействия является загрязнение.

Характеристика загрязнений и их классификация. Под загрязнением среды обычно понимают привнесение в нее несвойственных агентов или увеличение концентрации имеющихся (химических, физических, биологических(сверх естественного среднемноголетнего уровня), приводящее к негативным последствиям. Исходя из этого, загрязнителем может быть не только ядовитое, но и безвредное или нужное организмам вещество, содержание которого выходит за оптимальные значения концентрации.

Загрязнения классифицируются по различным параметрам:

• по происхождению: естественное или искусственное (антропогенное);

• по источникам: а) промышленное, сельскохозяйственное, транспортное и др.; б) точечное (труба предприятия), объектное (предприятие в целом), рассеянное (сельскохозяйственное поле, экосистема в целом), трансгрессивное (поступающее из других регионов, государств);

• по масштабам действия: глобальное, региональное, местное;

• по элементам среды: атмосферы, почв, гидросферы;

• по месту действия: городской среды, сельской среды, внутри промышленных предприятий, внутриквартирные и т.д.;

• по периодичности действия: первичное (выбросы предприятий), вторичное (продукты смоговых явлений);

• по степени стойкости: устойчивое – время жизни сотни и тысячи лет (азот, кислород, аргон и др. инертные газы), стойкое - время жизни 5-25 лет (углекислый газ, метан, фреоны в нижних слоях атмосферы), неустойчивое (водяные пары, окись углерода, сернистый газ, сероводород, двуокись азота, фреон в пределах озонового экрана).

- по характеру действия: механическое – загрязнение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий (мусор); химическое – изменение химических свойств среды, оказывающих отрицательное воздействие на экосистемы и технологические устройства; физическое – изменение физических параметров среды: температурно-энергетических (тепловое), волновых (световое, шумовое, электромагнитное и т.п.), например,

1. Тепловое (термальное) – повышение температуры среды, главным образом в связи с промышленными отходами газов и воды, в меньшей степени – твердыми отходами (металлургические шлаки).

2. Световое – нарушение естественное освещенности местности в результате действия искусственных источников света (это приводит к аномалиям в жизни животных и растений).

3. Шумовое – увеличение интенсивности шума сверх прирдного уровня.

4. Электромагнитное – изменение электромагнитных свойств (от линий электропередачи, радио, телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.д.) приводит к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменением в тонких биологических структурах.

1. Радиационное – превышение естественное уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

2. Биологическое – проникание в экосистемы и технологические устройства видов животных и растений, чуждых данным сообществам и устройствам, в том числе:

   1. Биотическое – распространение, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т.д.) на территории, где они раньше не наблюдались.

   2. Микробиологическое: а) появление необычайного количества микроорганизмов, связанное с их массовым размножением на антропогенных субстратах или в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека; б) приобретение ранее безвредной формой микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах.

По видам различают ингредиентные, параметрические, биоценотическое, социально-деструктивное загрязнение окружающей среды:

Ингредиентное загрязнение – загрязнение окружающей среды, веществами чуждыми естественным биогеоценозам (продукты сгорания, бытовые стоки, аэрозоли, ядохимикаты, упаковки и др.).

Параметрическое загрязнение – это загрязнение окружающей среды, связанное с изменением качественных ее показателей (шумовое, электромагнитное, радиационное и т.д.).

Биоценотическое загрязнение - загрязнение окружающей среды, нарушающее видовой состав и структуру популяции живых организмов (акклиматизация, интродукция, непреднамеренный завоз видов живых организмов, пере-промысел, мутация и т.д.).

Социально-деструктивное загрязнение – загрязнение, связанное с разрушением местообитаний организмов и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования. Например, вырубка лесов приводит к миграции и переселению всех их обитателей на новые местообитания.

Различают загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ, поэтому быстро исчезают, подвергаясь разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, передаются по пищевым цепям и накапливаются.

Непосредственными объектами загрязнения являются основные компоненты экотопа: атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения являются составляющие биоценоза – растения, животные, микроорганизмы. В конечном итоге объектом загрязнения служит биогеоценоз. Вносимые в результате загрязнения в среду изменения означают изменение режимов различных экологических факторов, отклонения их от требований того или иного организма (звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции и продуктивность биогеоценоза в целом.

По масштабам и распространению загрязнения окружающей среды бывает локальным, региональным и глобальным. Например, экологическая катастрофа Аральского моря по месту проявления локальная, по последствию – региональная.

В настоящее время воздействие человека на биосферу и на ее отдельные компоненты (атмосферу, литосферу и гидросферу) достигло такого размаха и глубины, что ее современное состояние ученые оценивают как глобальный экологический кризис.

Одно из основных направлений защиты окружающей среды от загрязнения является внедрение ресурсосберегающей и малоотходной технологии. Эти принципиальные направления заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы.

Безотходная технология – это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы – производство – потребитель - вторичные ресурсы», таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. Достижения полной безотходности не реально, т.к. противоречит второму закону термодинамики, поэтому технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной. Мероприятия, позволяющие сократить отходность производства: бессточные водооборотные циклы, переработка вторичного сырья, создание технологий, исключающих образование отходов.

Другим важным направлением сокращения загрязненности является переход на альтернативные, экологически чистые источники энергии.

Крупнейшими, практически неиссякаемыми и возобновляемыми источниками энергии являются солнце, ветер, текучие воды (реки, приливы), биомасса (продукты фотосинтеза – спирт, дрова, метан или биогаз), внутреннее тепло Земли (геотермальная энергия), а также энергия теплых течений (Гольфстрим).

Количество загрязняющих окружающую среду веществ в мире огромно и число их постоянно растет по мере роста спроса, появления нового сырья, новой техники и технологии по его переработке (лаки, краски, красители, клеи, моющие средства, стиральные порошки, упаковки, тары, бытовая техника и др.).

Учитывая степень загрязнения окружающей среды и опасность существования живых организмов, 23 мая 2001 года в Стокгольме (Швеция) принята Конвенция, подписанная представителями более 100 стран, по стойким органическим загрязнителям (СОЗ). Конвенция обязывает правительства стран, подписавших ее, ликвидировать 12 стойких канцерогенных и токсичных загрязнителей окружающей среды: алдрин, гектохлор, ДДТ, диэлдрин, эндрин, хлордан, мирекс, токсафен, гексахлорбензол, полихлорированные бифинилы, диоксины и фураны.

Тема № 12. Антропогенные факторы возникновения неустойчивости в биосфере

План лекции: Влияние человека на состояния природных ресурсов. Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы, гидросферы и литосферы. Опустынивание.

С возникновением человека, форм его деятельности (собирательство, охота, скотоводство, земледелие, промышленная революция), орудии и средств труда (техники, технологии, на совершенствования и развития) биосфера, адаптированная к воздействию естественных природных факторов, стала все больше испытывать влияние новых по разнообразию, силе и мощности деятельности человека.

Под антропогенным воздействием понимают деятельность человека, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов, вносящих физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую среду. Б. Комменером (1974) приводится следующие виды вмешательства человека в экологические процессы: укрощение экосистем и разрыв биологических циклов;концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;рост числа ядовитых отходов от химических производств;введение в экосистему новых видов;появление генетически измененных растений и животных.

Антропогенные воздействия на окружающую среду могут быть:

- целенаправленными, осуществляемыми человеком для решения конкретных задач и достижения поставленных целей (строительство ГЭС, ТЭЦ, АЭС, водохранилищ, каналов, разработка полезных ископаемых, прокладка ЛЭП, водо-, газо- и нефтепроводов) и неосознанными или непроизвольными (подтопление после застройки, не возобновление заросли тростника после скашивания, засоление почвы в результате интенсивного полива и др.);

- прямыми, когда деятельность человека непосредственно воздействует на тот или иной фактор окружающей среды. Например, распахивая целину человек, оказывает прямое влияние, прежде всего на растительность – на место многовидовых, устойчивых сообществ создает маловидовые и неустойчивые агроценозы, продуктивность которых завесит от вложения человеком энергии в виде современной агротехники и технологии, борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней возделываемых сельскохозяйственных культур, внесения удобрений;

- косвенными, если деятельность человека воздействует на тот или иной фактор через другой фактор. Так, человек при распашке целины уничтожает растительность, служившей кормом, местом размножения, убежищем для многих наземных и почвенных организмов, вынуждает их переселяться на новые местообитания.

На основе анализа последствий антропогенные воздействия на окружающую среду делят на положительные и отрицательные. К положительным антропогенным воздействиям на окружающую среду относятся: полезащитное лесоразведение, воспроизводство природных биоресурсов (растений, животных, птиц, рыб, насекомых и др.).Отрицательные воздействие деятельности человека на окружающую среду проявляется в различной форме и масштабах с различной скоростью (выброс в атмосферу опасных для организмов газов, слив сточных вод, разрушение местообитаний, истребление животных, растений и др.).

Основная и распространенная форма воздействия деятельности человека на окружающую среду – это ее загрязнение. Источниками антропогенных загрязнении любых видов организмов, является промышленные и энергетические предприятия, сельскохозяйственное производство, транспорт; добыча, разработка, транспортировка и переработка минеральных и энергетических ресурсов (уголь, нефть, газ, уран и др.). Загрязнителями окружающей среды могут быть и природные процессы, например, вулканический пепел, селевые потоки, пыльные бури, цунами и др.

Загрязнителями атмосферы могут быть как естественные, так антропогенные факторы. Естественные загрязнители атмосферы – это извержение вулканов, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым степных и лесных пожаров и др. Антропогенное загрязнение атмосферы связано с деятельностью человека – это выбросы ТЭЦ, АЭС, котельных, нефте- и газоперерабатывающих заводов, предприятий по производству строительных материалов, пестицидов, удобрений, химикатов, разлив нефти и нефтепродуктов, шум, электромагнитные волны, радиация и др.

По агрегатному составу выделяют: газообразные (диоксид серы, оксиды азота и улероды), жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей) и твердые (органическая и неорганическая пыль, смолистые и канцерогенные вещества, свинец, его соли) загрязнители атмосферы.

Главные загрязнители атмосферы – поллютанты (диоксид серы – SO₂, оксид азота – NO₃, окись углерода – СО₂ и твердые частицы) образуются в процессе производственной деятельности человека.На их долю приходится 98% от общего объема выбросов вредного вещества в атмосферу. Мировой выброс поллютантов в атмосферу в 1998 году составил 401 млн. тонн. Кроме основных загрязнителей в воздухе населенных пунктов, поселков и городов содержатся еще более 70 различных веществ, среди которых много очень опасных для жизни токсичных веществ: формальдегид, аммиак, бензол, соединения свинца и др. Источниками этих опасных для жизни живых существ токсичных веществ является ТЭЦ, транспорт, промышленные и производственные предприятия, предприятия, выпускающие химические вещества, строительных материалов, пестицидов, удобрений и тд.

Для жизни живых существ и здоровья человека наиболее опасны радиоактивное загрязнение атмосферы долгоживущими изотопами при ядерных взрывах и авариях на АЭС. Приземной слой атмосферы загрязняют АЭС и при нормальной их эксплуатации, выбрасывая радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли.

Тепловые станции (ТЭЦ), котельные установки промышленных предприятий и жилых домов при сжигании твердого или жидкого топлива выбрасывают в атмосферу дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного сгорания (оксиды углерода, серы, азота и др.) Объем современных энергетических выбросов в атмосферу очень велик и постоянно растет в связи с появлением новых городов, населенных пунктов и промышленных предприятий. Например, ТЭЦ мощностью 2,4 млн. квт. Сжигает в сутки до 20 тысяч тонн угля и выбрасывая за это же время в атмосферу 680 т SO₂ и SO₃, 120-140 т твердых частиц в виде золы, сажи и пыли, 200 т оксидов азот. Перевод ТЭЦ на жидкое топливо (мазут) снижает выброс золы в атмосферу, но не уменьшает выбросы оксидов серы и азота, а при переводе на газ в 3-5 раза уменьшает выброс, чем при топке мазутом и углем. Котельные установки промышленных предприятий и жилых домов мало выделяют оксид азота, но выбрасывают много продуктов неполного сгорания. При этом из-за небольшой высоты дымовых труб выбрасываемые токсичные вещества в большом количестве концентрируются вблизи установок.

Предприятия черной и цветной металлургии загрязняют атмосферу широким спектром вредных и токсичных для живых организмов и здоровья человека веществ. Так, при выплавке одной тонн стали в атмосферу выделяется 0,04 т. твердых частиц, 0,03 т. окислов серы и до 0,5 т. оксида углерода, в небольших количествах такие опасные загрязнители атмосферы, как марганец, фосфор, свинец, мышьяк, пары ртути и др.; парогазовые смеси из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и др.

Выбросы химического производства в атмосферу не велики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), но из-за большого разнообразия, высокой концентрации и токсичности они представляют угрозу всей биоте и здоровью человека. Химические предприятия выбрасывают в атмосферу оксид серы, соединения фтора, аммиака, хлористые соединения, сероводород, неорганическую пыль.

Автотранспорт, насчитывающий в мире несколько сотен миллионов машин, сжигая большое количество нефтепродуктов, сильно загрязняет атмосферу. На его долю приходится до 80% от общего объема выбросов. Выхлопные газы машин в своем составе содержат такие канцерогенные и токсичные вещества, как бенза-α-перин, нитрозосоединения, альдегиды, оксиды азота и углерода, особо опасные соединения свинца. Наибольшее количество вредных веществ машины выделяют при не отрегулированной топливной системе.

Интенсивно загрязняют атмосферу самыми различными веществами добыча и разработка минерального сырья (урана, нефти, угля, газа), сжигание мусора и свалок, горение торфа, пород в отвалах; птице-свино-животноводческие комплексы; зверофермы; комплексы по переработке животноводческого сырья и рыб, распыление гербицидов, пестицидов, внесение удобрений и т.д.

Биоты и человек являются и потенциальными жертвами трансграничных загрязнении. Трансграничных загрязнения – это перенос ветром вредных веществ с территории одной страны на территорию других стран. Например, в 1994 году на территорию России выпало 1204 тысяч тонн соединений серы перенесенные ветром из Украины, Германии, Польши и других стран. В результате аварии на Чернобыльской АЭС часть радиоактивной пыли с территории Украины перенесена на территорию Скандинавских стран и России; соленая пыль с поверхности высохшего дна Аральского моря переносится ветром на территорию ряда стран Юго-Восточной Азии (Пакистан, Индия, Индонезия).

Последствия загрязнения атмосферы.Загрязненная атмосфера как среда жизни и фактор окружающей среды воздействует на биоту и человека прямо и косвенно, немедленно (быстро) и постепенно. Например, высокая концентрация оксидов углерода и азота в атмосфере приводит к быстрой гибели птиц и насекомых, а радиоактивное загрязнение атмосферы действует на живые организмы постепенно, разрушая сначала структуру клеток, органов, а затем жизнедеятельность организма в целом.

Локальное загрязнение атмосферы поллютантами чревато серьезными последствиями. Так, оксиды серы, выделяемые в атмосферу ТЭЦ, АЭС, котельными, транспортом, при сжигании топлива, соединяясь с парами воды атмосферы, образуют серную кислоту, разрушающую легочную ткань животных и человека.

Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные веще­ства, но и токсичные тяжелые и легкие металлы — свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или обра­зующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма нега­тивным последствиям.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осад­ков на природные экосистемы является закисление озер. Закисление озер опасно не только для популяций различ­ных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но час то влечет за собой постепенную гибель планктона, многочис­ленных видов водорослей и других его обитателей. Озера ста­новятся практически безжизненными.

Американские ученые, изучавшие связь легочной патологии с концентрацией диоксида серы в атмосферном воздухе крупных городов выявили, что при содержании в атмосфере диоксида серы (SO₂) до 0,049 мг/м² заболевают 8,1 % населения, при от 0,150 до 0,349 мг/м² – 12 %, при содержании в атмосфере более 0,350 мг/м² – 43,8 %.

Даже незначительные выбросы в атмосферу свинца, бенза-α-перина, фосфора, кадмия, кобальта, мышьяка угнетают нервную систему, вызывают, злокачественные опухли, снижают сопротивляемость организмов к инфекциям; соединения свинца и ртути вызывают мутацию и генетических изменений в клетках. К тяжелым последствиям (нарушению дыхания, кровообращения) от кашля до гибели организмов и человека приводит ядовитая смесь дыма (автотранспорта), шума и пыли – смог.

Осажденные мелкие частицы кремнезема, оксида серы проникают в дыхательные органы животных и человека, вызывая тяжелое заболевание легких – силикоз.

Антропогенные выбросы в атмосферу загрязнителей высокой концентрации, в больших объемах и в течение длительного периода наносят непоправимый вред экосистемам, биосфере:

• разрушает местообитание организмов (растений, животных, микроорганизмов, бактерий);

• приводит к гибели многих видов организмов;

• к переселению многих видов организмов на новые местообитания;

• к разрушению структуры клеток, тканей, органов;

• замедляет рост и развитие организмов;

-ослабляет иммунную систему организмов, их сопротивляемость к патогенным и болезнетворным микроорганизмам, бактериям и вирусам.

Тяжелые по­следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли -смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-андже­лесский тип).

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промыш­ленных городах при неблагоприятных погодных условиях (от­сутствие ветра и температурная инверсия). Температурная ин­версия проявляется в повышении температуры воздуха с высо­той в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстрой­ству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти.

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при ин­тенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насы­щенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами авто­мобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных за­грязнителей -фотооксидантов (озон, органические переки­си, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения.

В настоящее время наблюдаемое изменение климата, кото­рое выражается в постепенном повышении среднегодовой тем­пературы, начиная со второй половины прошлого века, боль­шинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода (СО₂), метана. Быстрыми темпами растет в атмосфере содержание углекислого газа и метана. Эти газы обусловливают «парниковый эффект». Они пропускают солнечный свет, но частично задерживают тепловое излучение, испускаемое поверхность Земли. За последние 100 лет концентрация в атмосфере углекислого газа выросла 25%, а метана – 100%. Это сопровождалось глобальным повышением температуры. Так, за 80-е годы средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом 19 века на 0,5-0,6С. Потепление может привести к интенсивному таянию ледников и повышению на 0,5-1,5 м уровня Мирового океана, при этом окажутся затопленными многие густонаселенные прибрежные районы. Однако при общем увеличении количества осадков в центральных районах материков климат может стать более засушливым. Например, в 80-90-х годах 20 в. в Африке и Северной Америке участились катастрофические засухи, которые связывают с глобальным потеплением.

С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном. Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. В 1987 г. зарегистрирована расширяющаяся год от года (темпы расширения – 4% в год) озоновая дыра над Антарктидой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике. Исследованиями в течение 1969-1986 гг. установлено, что наибольшее уменьшение общего количества озона наблюдалось в зимние месяцы. Ученые считают, что одной из причин истощения озонового слоя является применение людьми хлорфтроуглеродов (фреонов), которые широко используются в быту и производстве аэрозолей, пенообразователей, растворителей и т.д. В 1990 г. мировое производство озоноразрушающих веществ составляло более 1300 тыс. т. Хлорфторуглероды, попадая в атмосферу, разлагаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород. В нижних слоях атмосферы фреоны могут сохраняться в течение десятилетий. Отсюда они поступают в стратосферу, где в настоящее время их содержание увеличивается ежегодно на 5 %. Предполагается, что одной из причин истощения озонового слоя может быть и сведение лесов как продуцентов кислорода на Земле.

Загрязнение гидросферы. В связи с ростом антропогенного воздействия на природу и ее ресурсы, в том числе и воду, в значительной степени утратили свои защитные свойства и способности к самоочищению и загрязняются. Под загрязнением воды понимают снижение ее биосферных функций и экологического значения в результате поступления вредных веществ. Загрязнение воды проявляется в изменении физических и органолептических свойств (изменение прозрачности, окраски, запаха, вкуса и т.д.); увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсических тяжелых металлов; сокращение растворенного в ней кислорода; появление радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и т.д.

Вода считается загрязненной, если допустимая норма превышает хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, обще-санитарному и органолептическому.

В настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70 % рек и озер СНГ утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения и в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.

Воду загрязняют около 400 видов веществ. По характеру загрязняющих веществ различают физические, химические, биологические, тепловые загрязнения.

Физическое загрязнение воды – это загрязнение ее взвешенными твердыми частицами (песок, глина, ил, шлам), изменение прозрачности, цвета, запаха, вкуса и подвижными радиоактивными элементами (стронций -90, уран, радий – 226, цезий и др.), попадающими в водоемы при сбрасывании и захоронении радиоактивных отходов.

Химическоезагрязнение воды – это стойкое и далеко распространяющийся ток загрязнения. К химическим загрязнителям вод относятся нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), пестициды, тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий), диоксины и др. Химическое загрязнение по характеру загрязнителей может быть органическим (фенолы, нафтановые кислоты) и неорганическими (соли, кислоты, щелочи), а по оказываемому на организм действию – токсичным (соединения свинца, ртути, кадмия, мышьяка и др.) и нетоксичными. Хотя при оседании на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., но загрязненные воды полностью от них не самоочищаются.

Биологическое загрязнение воды – это загрязнение воды бактериями, вирусами, простейшими, грибами (плесневые, дрожжевые), водорослями и др., носит временный характер.

Источники загрязнения воды. Тепловое загрязнение воды – это смешение холодных глубинных вод с более нагретыми поверхностными или техническими водами. Например, на площадке Кольской АЭС (Россия), расположенной за полярным кругом, через 7 лет после запуска температура подземных вод вблизи главного корпуса повысилась с 6С до 19С. Повышение температуры воды приводит к изменению ее газового и химического состава, что в свою очередь ведет к интенсивному размножению анэробных бактерий, росту количества гидробионтов, образованию ядовитых газов – сероводорода, метана; к развитию микрофлоры и микрофауны, способствующих к возникновению других форм загрязнений. По санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3С летом и 5С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 КДЖ/м³.

Поверхностные воды загрязняют: сброс в водоемы не очищенных сточных вод, слив ливневыми осадками ядохимикатов, газодымовые выбросы, утечки нефти и нефтепродуктов. Коммунально-бытовые сточные воды, поступающие в водоемы в большом количестве из жилых и общественных зданий, столовых, прачечных, больниц и др., преимущественно загрязняют органическими веществами и микроорганизмами, которые могут вызывать бактериальное загрязнение воды.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистему разнообразными веществами в зависимости от специфики предприятия. Объем этих сточных вод постоянно растет в связи с введением в эксплуатацию новых предприятий.

Большое количество таких загрязняющих вод веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др. смываются с сельскохозяйственных площадей и животноводческих комплексов. Эти вещества в водоемы и водотоки попадают без какой-либо очистки, поэтому имеют высокую концентрацию.

Значительную роль в загрязнении вод играют газодымовые соединения в виде пыли, аэрозолей, сажи, дыма и др., непосредственно оседающие из атмосферы на поверхности водоемов и водосборных бассейнов. Так, плотность аммонийного азота на Европейской части России составляет 0,3 т/км², серы – 0,25-2,0 т/км².

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на прибрежных нефтепромыслах, при сбросе с судов балластных вод, при разрыве нефтепроводов и т.д.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды. Загрязнение подземных вод, прежде всего, характерно крупным промышленным центрам. Источники и пути загрязнения подземных вод разнообразны. Они загрязняются при просачивании промышленных и хозяйственных бытовых стоков из отстойников, хранилищ, прудов – накопителей; по затрубному пространству скважин; через поглощающие скважины, карстовые воронки; при внедрении минерализованных (соленные и рассолы) подземных или морских вод при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Загрязнение подземных вод отрицательно влияет на состояние поверхностных вод, почв, растительности, атмосферы.

Под влиянием загрязняющих веществ, в пресноводных экосистемах нарушается пищевая цепь организмов, круговорот веществ и энергии; снижается темп роста и развития гидробионтов, их плодовитость, нередко гибнут. Так, водные обитатели озера Байкал (Россия) в процессе длительной эволюции приспособлены к естественному фону химических веществ протоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических веществ и соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей, кислот и др.), поступающих в процессе антропогенного воздействия, что привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктонов, гибели значительной части популяции байкальской нерпы.

В результате загрязнения происходит эутрофирование водоемов (от греческого «eutrophia» - хорошее питание). Эутрофирование – естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, протекающий медленно и постепенно, но с ростом антропогенного воздействия скорость его резко увеличилась и возникла антропогенная эутрофикация, связанная с поступлением в водоемы большого количества биогенных веществ – азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и др., что способствует интенсивному росту и развитию растений, резкому увеличениюбиомассы фитопланктона, благодаря массовому размножению сине - зеленых водорослей, вызывающие «цветение» воды, изменяя ее прозрачность, цвет, запах и вкус. Часть поступающих органических веществ в результате неполной минерализации накапливается в данных отложениях водоемов и окисляясь создают дефицит кислорода в придонных слоях водоема и приводят к замору организмов. Все это ухудшает условия жизни гидробионтов, уменьшает их видовое разнообразие, снижает способность биот и экосистем к саморегуляции и устойчивости. Ныне антропогенной эутрофикацией охвачены такие крупные озера мира, как Великие озера (в Америке), Балатон (в Венгрии), Ладожское и Женевское (в России и Швейцарии), Балхаш (в Казахстане), водохранилища и речные экосистемы. Так, многие малые реки покрываются катастрофически растущей биомассой сине-зеленых водорослей при одновременном зарастании их берегов высшей растительностью.

Загрязнение океана. Скорость поступления загрязняющих веществ в Мировой океан постоянно возрастает. Ежегодно в океаны сбрасываются до 300 млрд./м³ сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. В результате антропогенного воздействия морские экосистемы загрязняются химическими токсикантами, нефтяными углеводородами (особенно бензоперином, пестицидами, тяжелыми металлами (свинец, ртуть, кадмий и др.)). Многие из этих элементов, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи приводят к гибели консументов даже высоких уровней, в том числе и наземных животных, морских птиц. Как отмечает академик Ю. А. Израэль (1985), последствия загрязнения морских экосистем таковы: нарушение устойчивости экосистем, прогрессирующая эутрофикация, накопление химических токсинов в биоте, появление «красных» приливов, снижение биологической продуктивности, возникновение мутагенеза и канцерогенеза в морской среде, микробиологическое загрязнение прибрежных районов моря.

Морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов до определенного предела, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из токсических пестицидов – ДДТ, а при благоприятных условиях – выводить его из организма. Выявлено, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам. Они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экземпляры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в более токсичные формы.

Истощение воды.Для здоровья человека неблагоприятны последствия не только использования загрязненной воды, но и контакта с ней (купание, ловля рыбы, стирка и др.). Воздействие загрязненной воды на человека может проявляться непосредственно при питье или контакте, или же в результате биологического накопления по пищевым цепям: вода – планктон – рыба – человек, или вода – почва – растения – животные – человек и т.д.

Истощение вод – это недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимального допустимого стока (для поверхностных вод). Истощение вод приводят к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушению сложившихся экологических связей в системе «человек - биосфера».

Причины истощения подземных вод:

- мощный водозабор в течение длительного времени. Так, в 90-е годы в СНГ подземными водозаборами отбирались более 125 млн/м³ воды в сутки, что привело к образованию под крупными городами (Москва, Санкт – Петербург, Киев, Харьков и др.) депрессивных воронок (понижений) глубиной до 80 м, с радиусом до 20 и более км; приводит к значительному сокращению речного стока и прекращению деятельности родников, ручьев и малых рек; осушению разнообразной растительности, иссушению леса, гибели гидрофильной растительности, ускорению сукцессионных процессов; медленному оседанию и деформации земной поверхности; затоплению прибрежных районов;

- длительный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.

Истощение поверхностных вод связано с: возрастающим загрязнением вод; снижением способности водоемов к самоочищению; истощением запасов подземных вод; снижением родникового стока, поднимающего водотоки и водоемы; загрязнение, обмеление, истощение и исчезновение малых рек в результате непродуманного хозяйственного использования водных ресурсов: изъятие на хозяйственные нужды большого количества воды из водоемов, рек, например, неконтролируемый забор воды из Амударьи и Сырдарьи для полива хлопковых полей привел к высыханию Аральского моря, а высохшее дно моря стало источником загрязнения воздуха пылью и солью.

Академик РАН Б. Н. Ласкорин по поводу трагедии Аральского моря высказался так: «мы остановились у самого края пропасти…..Арал губили можно сказать целенаправленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он мешал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (говорили, что забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сторонники этой идеи не думали ни о рыбе, ни о том, что Арал – центр оазиса».

Осушение Арала привело к гибели всех его обитателей: фитопланктона, рыб, водной и прибрежной растительности, гидробионтов, к миграции животных, птиц и т.д. Высохшее дно моря стало крупнейшим источником загрязнения атмосферы пылью и солью. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте погибших тугайных лесов и зарослей тростника с большим разнообразием обитателей возникли солончаки, малопригодные для существования живых организмов.

Для восстановления Аральского моря, нормализации экологической, санитарно – гигиенической и социально – экономической обстановки в Приаралье необходимы эффективные совместные усилия государств, Средней Азии и Казахстана по перестройке экономики этих стран: отказ от возделывания водоемких сельскохозяйственных культур, сокращение орошаемых площадей.

Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, путем перегораживания русла водотоков плотинами резко ухудшает или прекращает естественное производство осетровых, лососевых, приводит к заиливанию дна, снижает биоразнообразие, продуктивность, устойчивость экосистем и т. д.

Для защиты поверхностных вод от засорения, загрязнения и истощения необходимо исключить попадание в поверхностные водоемы и реки мусора, твердых отходов, остатков лесосплава; развивать малоотходные технологии, внедрять оборотное водоснабжение; очистка сточных вод, закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты.

Для защиты подземных вод, необходимо предотвращать ее загрязнения и истощения путем регулирования режима водозабора, рационального размещения водозаборов по площади, введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.

Загрязнение литосферы. Почва один из важных составляющих природы, основная экологическая функция которой обеспечение ее плодородия. Она формируется в результате взаимодействия живого вещества с неживым веществом биосферы и служит материально-энергетической основой существования всего живого.

Человек, ежегодно отчуждая с полей основной урожай (в виде зерна, овощей и корнеплодов) и побочный урожай (виде соломы, листьев, ботвы), частично или полностью разрывает круговорот веществ, нарушает ее способность к саморегуляции, снижает плодородие, ухудшает ее физические, химические и биологические свойства. И она начинает деградировать, т.е. ухудшать все свои свойства. Особенно интенсивно деградируют почвы агросистем. Основная причина – бедный или упрощенный их видовой состав, не обеспечивающий саморегуляцию, постоянства структуры и продуктивность; не позволяющий им противостоять отрицательному воздействию абиотических и биотических факторов. Если в природных экосистемах их устойчивость, саморегуляция и продуктивность обеспечивается действием естественных законов, то в агросистемах они зависят от человека, от уровня его агрономических и технических знаний, от его технической вооруженности, от культуры агротехники и земледелия, социально-экономических условий.

Деградация почвы, ее причины. Основные формы антропогенного воздействия на почву – это ее эрозия (ветровая и водная), загрязнение, вторичные засоления и заболачивание, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почвы (от латинского «erosio» - разъединение) – разрушение и снос верхних и наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению, называются эродированными. К эродированным процессам относят промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (траншеи, воронки, капониры), пастбищную эрозию (интенсивный выпас скота на песчаных почвах) ирригационную эрозию (прокладка каналов, оросительных систем). Но основной разрушитель почв – это ветровая и водная эрозия, которыми соответственно охвачены 34 и 31% поверхности суши. В засушливых районах Земли ветровой эрозией охвачено 60% сельскохозяйственных земель. Любая эрозия отрицательно влияет на состояние почвенного покрова, нередко разрушает его полностью, снижает биологическую продуктивность растений, урожайность сельскохозяйственных культур (пшеницы, хлопка и др.).

Ветровая эрозия или дефляция почв- это выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ее зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенности рельефа, антропогенного воздействия (уничтожение растительности, нерегулируемый выпас, нарушение агротехники и др.).

Различают ветровую эрозию и пыльные бури. Ветровая эрозия проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра. Пыльные бури возникают при сильных ветрах, со скоростью 20-30м/сек и более. Наиболее часты они в засушливых районах (сухие степи, полупустыни и пустыни). Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верхний слой почвы толщиной до 10см; способны развеять за несколько часов до 500т почвы с гектара, загрязняя при этом атмосферу, водоемы; засыпая оросительные канавы, образуя земляные валы вдоль полезащитных лесопосадок, железнодорожных путей ухудшая здоровье человека. На территории СНГ сильные пыльные бури неоднократно возникали в Н. Поволжье, на С. Кавказе, в низовьях р. Дон, на юге Украины. Ныне крупнейший источник пыли – высохшее дно Аральского моря, откуда ветром переносится до 90 млн. тонн пыли в год и Черные Земли (Калмыкия).

Водная эрозия почв – это разрушение почвы под воздействием временных водных потоков. Различают плоскостную, струйчатую, овражную, береговую форму водной эрозии. Причиной водной эрозии почвы могут быть как природные, так и антропогенные факторы. Антропогенными причинами водной эрозии почвы являются: тяжелая почвообрабатывающая техника, разрушающая структуру почвы, чрезмерный выпас скота.

Среди всех форм водной эрозии наибольший вред окружающей среде и почве приносит овражная эрозия. Она уничтожает сельскохозяйственные земли, интенсивно смывает плодородный почвенный покров, заиливает реки и водохранилища, создает расчлененный рельеф.Площадь оврагов на территории Русской равнины составляет 5 млн. га, а ежегодная потеря от развития оврагов достигает от 100 до 200га.

Поверхностные слои почвы, интенсивно загрязняются различными токсическими химическими соединениями высокой концентрации, пагубно влияющими на жизнедеятельность микроорганизмов, бактерий и почвенных беспозвоночных. Эти соединения способствуют потере почвой способности к самоочищению от патогенных и болезнетворных организмов, что чревато тяжелыми последствиями для растительности, животных и человека. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, в незагрязненных почвах от 2-х до 3-х суток.

Загрязнение почвы, основные ее загрязнители. Основные загрязнители почвы – это пестициды, минеральные удобрения, отходы и отбросы производства и быта, газодымовые выбросы, нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллион тонн пестицидов, влияние которых на состояние живых организмов и здоровье человека ученые приравнивают к воздействию радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов наряду с некоторым увеличением урожайности возделываемых культур растет и видовой состав вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие почвы, происходят глубокие изменения всей экосистемы, действующие на все живые организмы, в то время как человек использует пестициды для уничтожения определенного числа видов; в результате происходит интоксикация большого числа видов (насекомых – опылителей, птиц, животных и т.д.), вплоть до их исчезновения.

Наибольшую опасность среди пестицидов представляют стойкие хлорсодержащие соединения (ДДТ, ГХБ, ГХБГ), которые могут сохраняться в почве в течение многих лет и даже малые их концентрации подавляют иммунную систему организмов, в больших концентрациях оказывают выраженные мутагенные и канцерогенные действия: вызывают быстрый рост злокачественных новобразований; представляют серьезную опасность для здоровья будущего поколения.

Таким образом, загрязнение почвы пестицидами многократно превышает пользу от их применения. Растительный покров очень чувствителен к пестицидам не только в местах их применения, но и в местах удаленных от них. В растение пестициды проникают из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаются в биомассе, передаются через пищевую цепь другим организмам, заражая их. При распылении пестицидов особенно страдают популяции насекомых (пчел, шмелей), певчих и перелетных птиц (дроздов, жаворонков и др.), нарушается воспроизводящая система организмов. При длительном использовании пестицидов развиваются резистентные (устойчивые), расы вредителей; способствуют появлению новых видов вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Почву загрязняют и минеральные удобрения при использовании их в неумеренных количествах. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах поступают нитраты, сульфаты, хлориды при их производстве, транспортировке и хранении.

Б. Комманер (1970) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений растениями поглощается - 80%, а в среднем - 50%, что приводит к нарушению биологического круговорота азота, фосфора и других элементов. Последствием этого нарушения является эутрофия водоемов.

Большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве и увеличивает углекислый газ, что способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов – закиси азота и метана; нитраты опасны и для человека; неумеренное применение минеральных удобрений закисляют почву.

Почву интенсивно загрязняют отходы и отбросы быта, производства, занимая большие площади в виде свалок, золотоотвалов, хвостохранилищ.Нормальному функционированию почвы вредны и газодымовые выбросы промышленных предприятий.Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для жизни организмов и здоровья человека, загрязняющие вещества. Например, вблизи ртутного комбината содержание в почве ртути из-за газодымовых выбросов может постепенно повышаться до концентрации в сотни раз превышающих допустимые нормы. Повышенное количество свинца содержат почвы в непосредственной близости автодорог. На территории России около 0,4 млн. га площади загрязнены кадмием, медью, свинцом, еще больше площади загрязнены радиоактивными изотопами в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

Серьезными загрязнителями почвы становятся нефть и нефтепродукты из-за аварии, намагистральных и внутрипромысловых нефтепроводов, из-за устаревшей технологии добычи и переработке нефти, из-за аварийных технологических выбросов, из-за аварии при транспортировке. Так, из-за загрязнения мазутом на Тюменском севере России оленьи пастбища сократить на 12,5% или на 6 млн. га.

Значительную угрозу для живых организмов и здоровья человека представляет загрязнение почвы различными патогенными организмами, которые могут проникать в организмы через цепи питания: человек – почва – человек, животные – почва – человек, почва – человек.

Человек в результате своей деятельности усиливает засоление почвы. Оно развивается при неумеренном поливе в засушливых (аридных) районах и называется вторичным засолением. В мире вторичному засолению (осолонцеванию) подвержены около 30% орошаемых земель. Засоление почвы ослабляет круговорот веществ, из состава биогеоценозов выпадают многие виды растений, животных, микроорганизмов, бактерий и др. появляются новые виды – галофиты; усиливается миграция, ухудшается генофонд популяции.

Заболачивание, как форма деградации почвы, характерно переувлажненным районам Земли (в России – нечерноземной зоне, Западной Сибири, зоне вечной мерзлоты и др.). Заболачивание происходит в результате оглеения почвы, накопления неразложившихся мертвых органических остатков. Заболачивание, снижает агрономические свойства почвы, производительность лесов, продукцию и качество кормовых растений.

Опустынивание земель, его последствия. Опустынивание земель – это глобальное проявление деградации почвы и природы в целом. По определению Б.Г. Розанова «Опустынивание – это результат необратимого изменения почвы и растительности, снижения биологической продуктивности, который в энтермальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню». В мире опустыниванию подвержено более 1 миллиарда га земли почти на всех континентах. Причины и факторы опустынивания различны. Выделяют природные (длительная засуха, засоление почвы, преобладание легких супесчано-глинистых почв, снижение уровня подземных вод и др.) и антропогенные (сведение лесов и кустарников, распашка, чрезмерная нагрузка на пастбища, ускоренная дефляция и засоление почв, нерациональное водопользование, падение уровня грунтовых вод, выжигание сухой травы и др.).К опустыниванию земель приводит сочетание нескольких факторов, резко ухудшая экологическую обстановку.

На территории подверженной опустыниванию ухудшаются физические свойства почвы; гибнет растительность, почвенные организмы, мигрируют животные, засоляются грунтовые воды, резко снижается биологическая продуктивность, подрывается способность экосистем к восстановлению.

Опустынивание в настоящее время приняло настолько широкий масштаб, что стало предметом Международной программы «Опустынивание». В докладе ЮНЕП (организация, ООН по окружающей среде) подчеркивается, что опустынивание это результат длительного исторического процесса, в ходе которого неблагоприятные явления природы и деятельность человека, усиливая друг друга, приводят к изменению характеристики природной среды.

Опустынивание одновременно социально-экономический и природный кризис. Оно угрожает около 3,2 млрд. га земли, на которой проживает более 700 млн. человек. Особенно опасное положение сложилось в зоне Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина-Фасо, Мали и др.) переходной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) между пустыней Сахарой на севере и Саванной на юге.

Причина катастрофического положения в Сахели – усиление воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения региона и изменение метеорологических условий (длительная засуха).

Интенсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища уничтожению без того скудной и разреженной растительности с низкой продуктивностью. Выбитая растительность и сильно разрыхленная почва создают условия для интенсивного выдувания поверхностного слоя земли. Опустыниванию способствует массовое выжигание прошлогодней сухой травы. По мнению экологов, опустынивание занимает второе место в злодеянии человека против окружающей среды, после гибели лесов. На территории СНГ опустыниванию подвержены Приаралье и Прибалхашье (Казахстан), Черные Земли (Калмыкия) и Астраханская область (Россия). Эти районы относятся к зонам экологического бедствия, и состояние их продолжает ухудшаться. На этих территориях, прежде всего, деградирована почва, что привело к резкому снижению биоразнообразия фито – зооценозов, к разрушению экосистем. Как считают специалисты, там, где по условиям рельефа, качества почвы, мощности травостоя можно было бы выпасать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше, т.е. перевыпас; в результате травянистые пастбища превратились в эродированные земли. Только за последние пять лет площадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась в более чем на 50 тысяч га.

В отчете ЮНЕП «О состоянии окружающей среды к 2000 году» подчеркнуто, что «сведение лесов - вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечест­вом...» Сведение (гибель) лесов в списке злодеяний человека против окружающей природной среды, сто­ит на первом месте.

В опасном положении находятся вечнозеленые влажные (дождевые) тропические леса - древние климаксные экосистемы. Это бесценное хранилище генетического много­образия исчезает с лица Земли примерно со скоростью 17 млн. га в год. Ученые полагают, что при таких темпах влажные тро­пические леса, особенно в низменных равнинах, полностью ис­чезнут через несколько десятков лет.

Значение леса в природе и жизни человека: являются основным поставщиком кислорода на планете; непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют ба­ланс воды; снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдер­живают движение подвижных песков; смягчая климат, способствуют повышению урожаев сель­скохозяйственных культур; поглощают и преобразовывают часть атмосферных химиче­ских загрязнений; защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, ополз­ней, разрушения берегов и других неблагоприятных геоло­гических процессов; создают нормальные санитарно-гигиенические условия, бла­готворно влияют на психику человека, имеют огромное рек­реационное значение.

Причины исчезновения лесов: 1) сплошная вырубка лесов; 2) лесные по­жары и выжигание растительности; 3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вбли­зи карьеров, промышленных комплексов); 4) усиливающийся пресс туризма; 5) изменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, при­менения пестицидов и минеральных удобрений.

Экологические последствия воздействия человека на леса. На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функ­ции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидро­логический режим водных объектов, исчезают многие расти­тельные и животные виды и т. д.Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тро­пических - этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покро­ва на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыни­ванию.

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

Методы очистки отходящих газов.

Сухие пылеуловители, мокрые пылеуловители, фильтры, электрофильтры используют для очистки от пыли и аэрозолей.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парооб­разных примесей (NO, N0₂, S0₂ и др.) подразделяют на три основные группы:

1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения;

2) промывка выбросов раство­рителями примеси (абсорбционный метод) и 3) поглощение га­зообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопи­ческой структурой (адсорбционный метод).

С помощью каталитического метода превращают токсич­ные компоненты промышленных выбросов в вещества безвред­ные или менее вредные для окружающей среды путем введе­ния в систему дополнительных веществ, называемых катали­заторами. Широко применяют палладийсодержащие и ванадие­вые катализаторы. С их помощью происходит каталитическое до-сжигание оксида углерода до диоксида и диоксида серы до оксида.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных га­зообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей (со­ды), аммиака и др.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные ком­поненты из промышленных выбросов с помощью адсорбен­тов — твердых тел с ультрамикроскопической структурой (ак­тивированный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты, слан­цевая зола и другие вещества).

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня со­ответствующего ПДК. Рассеивание пыле-газовых выбросов осуществляют с помо­щью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота дымовых труб достигает более 300 м.

Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов пред­приятий в значительной степени связана с устройством санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными реше­ниями.

Санитарно-защитная зона -это полоса, отделяющая ис­точники промышленного загрязнения от жилых или общест­венных зданий для защиты населения от влияния вредных фак­торов производства (выбросы пыли и иные виды загрязнения среды).

Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зави­симости от класса производства, степени вредности и количе­ства выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м. Например, для цементных заводов произво­дительностью более 150 тыс. т цемента в год (I класс произ­водства) ширина санитарно-защитной зоны - 1000 м, а для предприятий по изготовлению камышита (V класс производ­ства) — 50 м. Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена иозе­ленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, на­пример, акацией белой, тополем канадским, елью колючей, шелковицей, кленом остролистным, вязом листовитым и т. д. Об эффективности озеленения свидетельствуют следующие дан­ные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса - 68 т.На расстоянии 500 м от предпри­ятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха SO₂, H₂S, и NO₂ в два раза ниже, чем у источника загрязнения, а при наличии озеленения ниже — в три-четыре раза.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают пра­вильное взаимное размещение источников выброса инаселен­ных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хо­рошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных до­рог в обход населенных пунктов и др.

Методы очистки сточных вод.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод суще­ствуют различные способы их очистки: механический, физи­ко-химический, химический, биологический и др.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаля­ются до 90% нерастворимых механических примесей различ­ной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями, либо выжигают.

Химические и физико-химические методы очистки наибо­лее эффективны для очистки производственных сточных вод.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и ще­лочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором — различные окис­лители. С их помощью сточные воды освобождаются от ток­сичных и других компонентов.

При физико-химической очистке используются:

• коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (со­лей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

• сорбция - способность некоторых веществ (бентонито­вые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных раствори­мых веществ и последующая их утилизация;

• флотация - пропуск через сточные воды воздуха. Газо­вые пузырьки захватывают при движении вверх поверх­ностно-активные вещества, нефть, масла, другие загряз­нения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально-бытовых промышленных стоков целлюлоз­но-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Ме­тод основан на способности искусственно вселяемых микроор­ганизмов использовать для своего развития органические и не­которые неорганические соединения, содержащиеся в сточных видах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очи­стку ведут с помощью естественных методов (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусствен­ных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляци­онные окислительные каналы).

В последние годы активно разрабатываются новые эффек­тивные методы, способствующие экологизации процессов очи­стки сточных вод:электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, элек­трокоагуляции и электрофлотации;мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электро­диализ и др.);магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;озонирование, при котором в сточных водах не образует­ся веществ, отрицательно воздействующих на естествен­ные биохимические процессы;внедрение новых селективных типов сорбентов для из­бирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования и др.

Тема № 13. Социально-экологические проблемы современности

План лекции: Периодизация развития человечества. Основные социально-экологические проблемы человечества: голод, бедность, загрязнение, демографический взрыв.

Всю историю взаимодействия природы и общества можно разделить на несколько этапов. Ф.Энгельс, например, разделил историю человечества на три периода – дикость, варварство и цивилизация.

Получила распространение точка зрения известного русского ученого Г.В.Платонова, который предлагает дополнить эту периодизацию с учетом тех изменений, которые произошли в системе «природа-общество».

Так, первый период он назвал биогенным или адаптационным (Ф.Энгельс назвал его дикостью).

Второй период – техногенным, он охватывает два этапа – аграрный и индустриальный.

Третий период – ноогенный (настоящее время).

Если рассматривать страны мира по отдельности, то можно обнаружить самые различные ситуации - от сверхблагополучной для большинства населения, как в Швейцарии или Швеции, до трагической, как в Руанде, Бурунди и Сомали. Если же рассматривать цивилизацию как единую систему, то все данные свидетельствуют о глубоком социальном кризисе. Основной чертой этого кризиса является бедность. Причем количество бедных слоев населения растет с той же скоростью, что и само население.

Бедность и нарушения окружающей среды тесно связаны между собой.Признаком кризиса цивилизации является также голод. Более полумиллиарда человек на Земле хронически голодают. До 204 млн. детей до 5 лет серьезно страдают от голода, ежедневно 35 тыс. человек умирают от голода или плохого питания

Мировой социальный кризис характеризуется и другими показателями. Необеспеченность 40% населения коммунальными услугами (водоснабжение и канализация), медицинским обслуживанием и доступными по цене лекарствами ведет к большому числу заболеваний, в особенности среди населения развивающихся стран.

Все более углубляющиеся проблемы всемирной нищеты, голода, болезней, растущей неграмотности ведут к обострению деградации экологических систем, от которых зависит благосостояние всего человечества. В докладе международного Всемирного банка «Доклад о мировом развитии 2000-2001 года. Борьба с бедностью. Обзор» отмечается, что, несмотря на изобилие, в мире существует глубокая бедность. Люди продолжают испытывать лишения, несмотря на-то, что условия жизни за последние столетия улучшилось больше, чем за всю предыдущую, но распределяются эти глобальные богатства крайне неравномерно. Так, в богатых странах менее 1 из 1000 детей не доживают до пятилетнего возраста, а в бедных странах до пятилетнего возраста не доживают до 20% детей; в богатых странах не доедают 5 % детей до возраста 5-ти лет, а в бедных странах не доедают 50 % детей.

Неравенство между богатыми и бедными странами увеличивается из года в год. Так, на конференции в Рио-де-Жанейро отмечалось, что на 20% наиболее богатой части населения мира в промышленно развитых странах приходится 82,7% мирового дохода, на 20% беднейшего населения лишь 1,4%. В докладе фонда ООН «Народонаселение мира, 2001г.» подчеркивается, что между развитыми и развивающимися странами существует огромная «потребительская пропасть». Например, на богатые страны, в которых проживают 20% глобального населения, приходится 80% от общего потребления, а на 20% населения наиболее бедных стран приходится всего лишь 1,3% от этого показателя. Всего 12,7% глобального потребления, т.е. доходов потребления, услуг, имущества достается остальным 60% мирового населения. Эту пропасть можно одолеть только всеобщими усилиями большинства стран мира, ни одна страна в одиночку не сможет добиться прочной экологической устойчивости.

Бедность и массовая неграмотность сельскохозяйственного населения развивающихся стран все более ухудшают состояние природной среды вследствие жизненной необходимости населения. Так, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), пропитание и доход более 1 млрд. человек полностью зависит от текущего урожая, и не имеют никаких средств, чтобы пережить неурожаи. Во многих сельских районах Африки, Азии, Латинской Америки живут и работают 70% из 1,2 млрд. беднейших людей мира, менее чем на 1 доллар США в сутки; производительность сельского хозяйства все более падает из-за быстрого истощения земель, ими освоено 2,3 сельскохозяйственной площади; из-за ветровой эрозии, которая наносит почве 40 % ущерба земле во всем мире.

Сокращается возможность расширения сельскохозяйственных угодий. Если в некоторых странах Латинской Америки, в Африке к югу от Сахары и в Восточной Азии еще остались небольшие неиспользуемые площади, то в Южной Азии на Среднем и Ближнем Востоке и Северной Америке таких уже нет уже нет. Площадь обрабатываемых земель в развивающихся странах в расчете на одного человека в 1961- 1963 годах составила 0,32 га, в1997-1999 годах 0,21 га, к 2030 году как считают специалисты, будет около 0,16 га.

Падение сельскохозяйственного производства в развивающихся странах вынуждает крестьян захватывать и эксплуатировать лесные, и водно- болотные угодья, что приводит ко многим тяжелым последствиям (с ветровой и водной эрозии, осушению, снижению продуктивности и разрушению). Примитивное использование новых угодий, ведет к деградации окружающей среды, дает малый экономический эффект, еще более усугубляет нищету. Во многих развивающихся странах для беднейших слоев населения нет надежных гарантии прав землевладения и пользования такими природными ресурсами, как леса, пастбища, луга, реки, озера. Эти ресурсы, с одной стороны, считаются общим достоянием и охраняются зонами, с другой стороны, большая часть угодий давно присвоена богачами и как частная собственность охраняется государством. Столкновение на этой основе между бедными и богатыми вплоть до вооруженных конфликтов - обыденность для многих развивающихся стран.

Значительная часть твердых бытовых отходов из городов развивающихся стран не вывозится. В развитых странах создается ²/з мирового объема отходов. Так, в Джакарте в городе остается 30% отходов, в Карачи - 70%, в Дар-эс-Саламе - 80%. Неконтролируемые свалки являются источником заразы, рассадником крыс и насекомых.

От желудочных заболеваний, вызванных загрязненной водой, ежегодно умирает 2 млн. детей. Пыль и сажа вызывают преждевременную смерть от 300 до 700 тыс. жителей городов ежегодно.

Многие развивающиеся страны уже давно разрушили естественные экосистемы на своих территориях. Так, в Бангладеш таких территорий не осталось совсем, в Индии они составляют 1% площади страны, в Пакистане 4 %, в Таиланде 7%, в Малайзии 8%, а в Китае - 20%, но в этой стране все нетронутые территории - пустыни и Тибетское плато - характеризуются крайне низкой биологической продуктивностью.

В таких странах идет борьба за земельные и водные ресурсы: в Индии она принимает форму кастовых, религиозных и межнациональных столкновений, в Бангладеш - партийных разборок, в Пакистане - клановых, межнациональных и религиозных конфликтов.

В развивающихся странах идет варварское уничтожение лесов, особенно в Амазонии, в Тропической Африке и Юго-Восточной Азии. В большинстве развивающихся стран вырубка лесов ведется не для производства товарного леса, а в основном для бытовых нужд - приготовления пищи и обогрева.

Таким образом, нищета и социальные проблемы, с одной стороны, и нарушения окружающей среды - с другой, тесно связаны между собой: первые порождают вторые, а вторые порождают и углубляют первые.

Саммит в Йоханнесбурге дает историческую возможность взглянуть в лицо серьезным и все более усугубляющимся угрозам благополучию человека:

- треть населения мира живет на доход менее двух долларов в день.

- стремительно растет использование ископаемых видов топлива.

- современные модели производства и потребления продолжают поглощать природные ресурсы быстрее, чем они могут быть выставлены.

- интенсивность использования 3/4 рыбных промыслов мира достигло предела устойчивости или превысила его.

-горные ледники постепенно тают: площадь мировых лесных массивов за последние десятилетия уменьшилась на 940 тыс. км на величину, превышающую площадь территории Венесуэлы (912 тыс. км).

Эти тенденции обратимы, но для этого необходимо, во-первых, решительные действия, во-вторых, большие материальные затраты. Например: ежегодный ущерб от ухудшения состояния земельных угодий и опустынивания оценивается в 42 млрд. долларов, меры по предотвращению подобных деградаций обошлись бы в 2,4 млрд. дол. Но такие средства не смогут восстановить утраченное биологическое разнообразие или вернуть виды растений и животных, если они исчезли с лица земли(табл. 12).

Таблица 12 – Состояния природы и соответствующие им экологические ситуации

Состояния природы		Экологические ситуации
Название	Характеристика	Название	Влияние на здоровье
Естественное	Неизмененное человеком	-	-
Равновесное	Скорость восстановительных процессов выше или равна темпамантропогенных нарушений	Благополучная	Среда не оказывает отрицательного воздействия на здоровье людей
Кризисное	Скорость антропогенных процессов превышает темпы самовосстановления, но еще не происходит коренного изменения	Напряженная	Показатели здоровья ниже нормы, но достоверного сокращения продолжительности жизни не наблюдается
Критическое	Обратимая замена экосистем на менее продуктивные, частичное опустынивание	Напряженная	Показатели здоровья ниже нормы
Катастрофическое	Труднообратимое восстановление экосистем. Интенсивные процессы опустынивания	Экологическое бедствие	Показатели здоровья и продолжительности жизни достоверно ниже нормы
Коллапс	Необратимая утеря экосистемами биологической продуктивности	Экологическая катастрофа	Происходит распад экосистем, территории становятся практически непригодными для жизни человека (Приаралье, Чернобыль)

Острый дефицит пресной воды – одно из последствий демографического взрыва.

В среднем каждому человеку требуется как минимум 1000 куб. метров воды в год, которая расходуется для питья, гигиены и производства продуктов питания. Запасы пресной воды в настоящее время оценивают в 35 миллионов куб. км, из них 68 % находится в ледниках.

Ученые предполагают, что уже к 2025 году более половины стран Земли испытают откровенный дефицит воды, а к середине века (2050) ¾ населения столкнется с недостатком воды.

Виртуальная вода – это то количество воды, которое используется для производства тех или иных товаров (табл. 13). Если экспортировать «водозатратные» товары, например, в пустыню, это позволит экономить жителям этой территории именно столько воды, что снизит нагрузку на местные водоисточники.

Таблица 13 - Количество воды (т), требуемое для производства 1 тонны продукта

Зерно пшеницы	2500
Рис	4560
Хлопок	10 000
Говядина	30 000
Выплавка 1т стали	30
Спирт	300
Целлюлоза	500
Синтетические волокна	5000

Тема № 14. Охрана природы и устойчивое развитие

План лекции: Масштабы антропогенного изменения и его последствия. Методы сохранения биоразнообразия.

Если в доисторическое время один вид вымирал в среднем за 2000 лет, то за последние 300 лет один вид стал исчезать каждые 10 лет (рис. 36). Считается, что с 1600 года вымерло 173 вида только позвоночных животных (109 видов птиц и 64 вида млекопитающих) и 20 видов растений. В настоящее время темпы исчезновения видов увеличились на порядки раз. По данным Яблокова и Остроумова, ежедневно исчезает 1 вид. По другим данным - 10-20 видов.

Причины резкого уменьшения численности и гибели видов различны. Чаще всего они связаны с нарушением или разрушением местообитаний (60%). Следующей причиной является чрезмерная эксплуатация (30-35%), а также сокращение кормовой базы (4%), уничтожение вредителей (3%) и случайная добыча (2%).

Рисунок 36 – Схема вымирания видов на земле

Важно знать 2 следствия, связанных с уменьшением видового разнообразия.

1. Вымирание одного вида создает предпосылки для подрыва жизненности или гибели еще 4-5 видов. В последствие, это может привести к разрушению экосистемы.

2. Не обязательно полностью уничтожать какой-либо вид. Обычно для крупных позвоночных предельный уровень численности 500-1000 особей, для мелких позвоночных – около 10000 особей, для беспозвоночных – около 50 тыс., для растений – также несколько тыс. особей.

3. Утрачивается генетическая информация. Почти все крупномасштабные действия человека имеют следствием уменьшение разнообразия. Результатом такой деятельности явилось, в частности, практически полное исчезновение целых природных зон.

Причины исчезновения видов:

1. Природные катастрофы (извержение вулканов, движение материков, падение метеоритов).

2. Болезни.

3. Фрагментация мест обитания.

4. Прямое истребление.

5. Внедрение чужеродных видов.

Методы сохранения биоразнообразия.

Красные книги. Одним из путей привлечения внимания людей к экологическим проблемам и сохранению биологического разнообразия являются Красные книги. Международным союзом охраны природы и природных ресурсов (МСОП) составлена Красная книга всей планеты. В рамках отдельных государств создаются региональные Красные книги. Составляются также Красные книги отдельно для растений, животных и других систематических групп организмов. В настоящее время на Земле находятся под угрозой исчезновения около 25 тысяч видов растений, 600 видов птиц, 120 видов зверей, а также многочисленные виды рыб, рептилий, моллюсков, насекомых и др. Страна, в которой находятся исчезающий или редкий вид, несет моральную ответственность за его судьбу в дальнейшем.

Все виды, заносимые в Красные книги, подразделяются на категории (по степени угрозы потери): находящиеся под угрозой исчезновения, сокращающиеся, редкие, неопределенные.

1. Ех - по-видимому, исчез.

2. Е - под угрозой исчезновения. Спасение вида невозмож­но без проведения специальных мер по охране.

3. V -сокращающийся в численности. Этот уязвимый, со­кращающийся в численности вид пока еще встречается в коли­чествах, достаточных для выживания.

4. R - редкий. Прямая угроза выживанию отсутствует, но из-за незначительной численности при неблагоприятных усло­виях возможно сокращение численности и угроза исчезнове­ния.

5. Восстановленные виды. Ранее относились к категориям Е, V или R, теперь благодаря мерам по охране и эксплуатации восстановлены. Нуждаются в постоянном контроле.

Списки видов Красных книг постоянно меняются. Некоторые исчезающие животные Казахстана, зарегистрированные в Красной книге: сырдарьинский лжелопатонос, шип, аральский лосось, щуковидный жерех, чуйская остролучка, семиреченский лягушкозуб, розовый пеликан, мраморный чирок, скопа, балобан, шахин (сокол), сапсан, стерх, дрофа, кречетка, тонконогий кроншнеп, реликтовая чайка, европейская норка, медоед, гепард (по-видимому, исчез), каракл, селевиния, алтайский горный баран, кызылкумский архар, каратауский горный баран, красный волк.

Красные книги Казах­стана. В настоящее время переизданы т. 1 (позвоночные жи­вотные), подготовлены макеты для печати, т. 2 (беспозвоночные животные), т. 3 (растения), т. 4 (растительные сообщества или «Зеленая книга»).

Особое внимание при охране должно уделяться эндемам - видам, имеющим ограниченные ареалы распространения, а также реликтам- видам ископаемых животных и растений, сохранившихся до наших дней.

Особо охраняемые природные территории.

Под особо охраняемыми территориями или объектами понимают участки биосферы (экосистемы различного ранга), полностью или частично, постоянно или временно исключенные из хозяйственного использования. Согласно Закону РК «Об особо охраняемых природных территориях» (1997 год) под ООПТ понимаются «участки земель, вод, лесов и недр с правовым режимом особой охраны либо регулируемым режимом хозяйственной деятельности, обеспечивающие сохранение и восстановление государственного природно-заповедного фонда» (статья 1).

Заповедники. Заповедниками называют территории, полностью изъятые из хозяйственного использования. Ограничено их посещение, туризм. Если в заповедниках охраняется вест природный комплекс в одинаковой степени, их называют комплексными.

Биосферные заповедники. Эти заповедники отличаются тем, что имеют международный статус и используются для слежения за изменениями биосферных процессов. Это один из объектов экологического мониторинга. Так, первый казахстанский биосферный заповедник образован на базе Кургальджинского заповедника в Акмолинской области.

Резерваты, или национальные парки. Эти территории близки к заповедникам по режиму охраны. Национальные парки имеют двойной статус – заповедности и организованного отдыха. Крупнейший национальный парк мира в Гренландии занимает площадь около 7 млн. га.В мире строго охраняемые территории занимают около 3 % от территории суши.

Заказники. Это территории с менее строгим режимом охраны. В их пределах ограничена хозяйственная деятельность.

Памятники природы включают широкий круг объектов. Это могут быть вековые деревья, водопады, пещеры и т.д. Они могут быть государственного или регионального масштаба. К охраняемым относятся также некоторые леса, где запрещены сплошные рубки.

Из других охраняемых объектов большие площади занимают водоохранные леса, а также иные леса. В них охранный режим связан с полным запретом сплошных рубок и перевода в другие виды пользования.

В Казахстане статус ООПТ имеют: 10 государственных природных заповедников (табл. 14), 13 государственных национальных природных парков (табл. 15), 2 государственных лесных природных резервата, 57 государственных природных заказников республиканского значения, 26 памятников природы республиканского значения (табл. 16), 3 зоологических парка (в г. Алматы, Караганде и Шымкенте), 5 ботанических садов (Алматы, Риддер, Жезказган, Актау, пос. Баканас), 3 водно-болотных угодья, признанных и имеющихмеждународноезначениесогласноспискуРамсарскойконвенции (восточная часть Северного Каспия с устьями рек Волги и Урала, Кургальджинская и Алакольская системы озер), 150 водоемов, имеющих государственное значение.

Таблица 14 - Состояние заповедников Казахстана

Заповедник	Охраняемые биоресурсы
Аксу-Жабаглы, организован в июле 1926 г.	Флора – 300 редких видов, примерно половину составляют эндемы: волоснец гибкий, неуролома майдантальская, эремогоне таласская, остролодочник дернистый; реликтовых видов – 30 (в т.ч. арчовник). Птицы – 259 видов. Фауна млекопитающих – 42 вида, герпетофауна – 9 видов, ихтиофауна – 2 вида (маринка, голец кашгарский). Позвоночных – 300 видов, из них 21 занесен в Красную книгу.
Алматинский, организован в мае 1931 г. В 1951 г. был ликвидирован, в 1961 г. восстановлен	Птицы – 200 видов (иволга, дрозды, сплюшка, большая синица, розовая чечевица, еловый крест). Млекопитающие – 36 видов (каменная куница, туркестанская рысь, снежный барс, марал). Флора – 930 видов, из них 13 видов деревьев, 63 кустарников, 712 – многолетних растений и т.д.
Устюртский, организован в июле 1984 г. Заповедник включает археологические памятники	Флора – 200 видов высших сосудистых растений, среди них 20 % составляют маревые. Фауна – недостаточно изучена, герпетофауна – 17 видов ящериц и 9 видов змей, один вид черепахи среднеазиатской. Птицы – 111 видов, из них гнездятся более 52 видов, млекопитающие – 44 вида, в т.ч. грызунов – 17 видов, зайцеобразных – 1, хищных – 12, парнокопытных – 3, насекомоядных – 5, рукокрылых – 6.
Барса-Кельмес, организован в 1939 г.	Флора – 256 видов, на 85 % – северотуранские виды. Казахстанские эндемики – ковыль тургайский, кандым мелкоколючий, лебеда колючая. Растительность – типичные представители северного Приаралья, встречаются малоизвестные виды – вьюнок кустарниковый, крупноцветковая карагана. Фауна – типичные пустынные представители, в том числе млекопитающие – 11 видов, птиц – 203 вида, наземных позвоночных – 20 видов, пауков – 107 видов.
Кургальджинский, организован в апреле 1968 г. преобразованием лесоохотничьего хозяйства. В соответствии с Рамсарской Конвенцией заповедник включен в группу «А» списка водоёмов международного значения	Цветочная флора – 331 вид, из них 40 % сложноцветные, злаки и маревые. Редкие и эндемичные – 45 видов, в том числе тюльпаны Шренка, занесенные в Красную книгу, лук желтеющий, иксиолирион татарский, солодка уральская. Фауна – типичная для степной и полупустынной зон. Млекопитающих – 38 видов, птиц – 298 видов (лебедь-шипун, фламинго, кудрявый пеликан, колпица, лебедь крикун).
Маркакольский, организован в июне 1976 г. заповедник включает кроме оз. Маркаколь эталонные, типичные для гор Южной Сибири ландшафты лиственничной, пихтовой и еловой тайги и высокогорий	Ихтиофауна – 5 видов, четыре свойственны только оз. Маркаколь (хариус, голец, пескарь, ленок). Флора – 721 вид высших растений, которые формируют 14 экологических групп. Растительность – кормовые, лекарственные, пищевые, эфиромасличные растения, из которых 4 занесены в Красную книгу. Особо ценными являются маралий корень и золотой корень. Фауна – 59 видов млекопитающих, из них 20 видов грызунов; птиц – 254 вида.
Наурзумский, организован в июле1931г. В1951 г. был реорганизован. Заповедный режим восстановлен в 1966 г	Флора состоит из 687 видов растений, из них 5 включены в Красную книгу.Фауна разнообразна и до конца не изучена: беспозвоночных – 700 видов, рептилий и амфибий – 3 вида, млекопитающих – 42 вида, птиц – 260 видов, рыб – 9.Заповедник включает систему озер: Аксуат, Сары-Моин, Жаркуль, Каражар и Шушкалы.
Западно-Алтайский, организован в июле 1992 г.	Флора включает 564 вида растений, 17 из которых отнесены к исчезающим. Только в этом заповеднике встречаются ревень алтайский, лук мелкосетчатый и голоплодник безстебельный. Фауна насчитывает 50 видов млекопитающих, 5 видов рыб, 99 видов птиц, в том числе 4 вида, занесенных в Красную книгу.
Алакольский, организован в 1998 г. для сохранения природных комплексов, флоры и фауны дельты р. Тентек и оз. Алаколь	Флора насчитывает 238 видов высшей растительности, 4 из которых занесены в Красную книгу. Фауна представлена 3 видами земноводных, 20 видами пресмыкающихся, 266 видами птиц, в том числе уникальная популяция реликтовой чайки. Млекопитающихся – 21 вид, из которых 4 - относятся к исчезающим. Ихтиофауна включает 16 видов. Два из них особо охраняемых: балхашская аринка, балхашский окунь. В озерах 249 видов водолюбивой растительности, два вида особо охраняемых.
Каратауский, организован в 2004 г.	На территории Каратауского заповедника встречаются 3 вида млекопитающих, которые занесены в Красную Книгу РК: каратауский архар, индиский дикобраз и каменная куница. Орнитофауна содержит 118 видов. Из числа редких, ареал которых сокращается, и находятся под угрозой исчезновения 12 видов птиц занесены в Красную книгу Казахстана (1996 г.): белый аист, чёрный аист, змееяд, орёл-карлик, степной орёл, беркут, бородач, стервятник, балобан, красавка, джек, филин. Э содержит более 152 вида, из числа редких насекомых 2 вида являются эндемиками Каратау и Средней Азии, 1 вид реликтовый, 8 занесены в Красную Книгу СССР (1984 г.) и Красную Книгу Казахстана. Флора Каратауского хребта на всем протяжении содержит более 1 600 видов высших сосудистых растений. По числу эндемичных видов Сырдарьинский Каратау занимает ведущее место во флоре Казахстана. На территории созданного заповедника произрастает 600-700 видов, из которых 76 видов - эндемы.

Таблица 15 – Государственные национальные природные парки в РК

Название парка	Год создания	Площадь тыс. га	Место расположения
Баянаульский	1985	50,7	Павлодарская область
Алтын-Эмель	1996	164,4	Алматинская область
Иле-Алатауский	1996	181,6	Алматинская область
Кокшетау	1996	182,2	Акмолинская и Северо-Казахстанская области
Каркаралинский	1998	112,12	Карагандинская область
Бурабай	2000	129,94	Акмолинская область
Катон-Карагайский	2001	643,5	Восточно-Казахстанская область
Улытауский	2011	54,46	Карагандинская область
Буйратау	2011	88,97	Карагандинская область
Чарынский	2004	127,05	Алматинская область
Сайран-Угамский	2006	149,05	Южно-Казахстанская область
Кольсарские озера	2007	161,05	Алматинская область
Жонгар-Алатауский	2010	356,02	Алматинская область

Таблица 16 - Памятники природы Казахстана

Наименование	Площадь, га	Местонахождение
Острая сопка "Шлем"	2,0	Акмолинская областъ
Зеленый мыс	1,2
Пруд с реликтовыми насаждениями	1,0
Смольная сопка	1,0
Сопка "Стрекач"	1,3
Малиновый мыс	0,5
Галочья сопка	2,0
Сопка "Пожарная"	1,0
"Поющие барханы"	240,0	Алматинская область
Чарынская ясеневая лесная дача	5014,0
Чинтургенские ельники	900,0
"Гусиный перелет"	2,0	Павлодарская область
Расколотая сопка	2,0	Северо-Казахстанская область
Сопка "Орлиная гора" и родниковый ключ	3,0
Жанажол	9,0
Остров озера Имантау	34,4
Реликтовый массив	2,0
Серебряный бор	83,0
Скальные отложения "Котелок"	3,9
Сосновый бор	26,0
Сопка "Два брата"	10,5
Острая сопка	3,0
Водопад с пещерой	0,5
Сопка "Обозрение"	3,8
Синегорская пихтовая роща	137,0	Восточно-Казахстанская область
Роща Баума	130,0	город Алматы

Заповедные зоны республиканского значенияоснованы в северной части Каспийского моря - 30 апреля 1974 г. в акватории северной части Каспийского моря с дельтами рек Урал и Кигач. Площадь - 700000 га.

Другие методы сохранения видов: криобанки, зоопарки и ботанические сады, реинтродукция редких видов животных и растений в месте естественного обитания.

Тема № 15. Актуальные экологические проблемы устойчивого развития Казахстана

План лекции: Экологический кризис, исторические этапы. Экстремальные воздействия на биосферу. Экологические проблемы Казахстана.

Экологический кризис – это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Проявление экологического кризиса нередко называют «эффектом бумеранга».

В истории человечества выделяют ряд экологических кризисов:

1. Кризис относительного обеднения доступных (30-50 тыс. лет назад) примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего биотехнические мероприятия типа выжигания растительности.

2. Кризис консументов (10-50 тыс. лет назад) – массовое уничтожение крупных животных (перепромысел). За этим последовала сельскохозяйственная революция.

3. Кризис засоления почв (1,5-2 тыс. лет назад) и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего населения Земли. Это привело к развитию неполивного земледелия.

4. Кризис продуцентов (150-250 лет назад) – массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов. Привел к широкому применению минеральных ресурсов, промышленной, а затем научно-технической революции.

5. Современный кризис редуцентов, которые из-за массового загрязнения не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов, или в принципе не могут этого сделать из-за обилия синтетических материалов. Одновременно с этим наступает кризис энергоносителей и кризис устойчивости экосистем.

Экологическая катастрофа – это природная аномалия, часто последствия деятельности человека, ведущая к остро неблагоприятным последствиям или массовой гибели населения определенного региона. Отличается от кризиса тем, что является необратимым процессом

Демографический взрыв. В истории развития человечества известно два резких скачка роста численности населения:

Первый произошел, когда люди жившие охотой и собирательством перешли к земледелию и скотоводству (5000 лет до н.э.)

Второй (середина 18 века) – когда в производство вошли уголь и энергия пара.

Мальтус еще 200 лет назад математически доказал, что рост населения происходит по экспоненциальному закону, а количество продуктов сельского хозяйства увеличивается в арифметической прогрессии. Он считал, что если не прекратится бесконтрольное деторождение, то нищета, голод и дефицит ресурсов неизбежны.

Экстремальные воздействия на биосферу.

Самым мощным разрушительным фактором на окружающую среду считаются военные действия. Войны наносят неслыханный урон человеческой популяции и экосистемам.

В период второй мировой войны погибло более 55 млн. человек.

Во время войны в Персидском заливе в 1991 году было взорвано 1250 нефтяных скважин, в результате чего ежедневно сгорало около 1 млн. тонн нефти, загрязняя воздух на многие сотни км от Кувейта.

Ядерное оружие – ядерная зима, ожоги, огромные разрушения, лучевая болезнь, наследственные патологии.

Химическое оружие – во Вьетнаме применение дефолиантов – гербицидов – привело к уничтожению 12 % лесов, из 120 видов птиц осталось только 18, полностью уничтожены многие виды насекомых и растений. Преодолеть эти последствия можно будет через десятилетия.

Бактериологическое оружие – споры многих бактерий способны сохраняться в почве на протяжении десятилетий.

Каспийское море. Каспийское море является замкнутым внутренним водоемом. Каспий – уникальный по богатству рыбой водоем. Еще в 60-е годы 20 в. 3/4 вылавливаемой рыбы приходилось на ценные виды. Однако к середине 80-х годов рыбный промысел снизился на 1/3, а доля ценных видов в нем сократилась до 10% от улова.

В настоящее время стадо осетровых находится под угрозой исчезновения. Причина этого – недопустимый перелов (в значительной мере браконьерский), загрязнение вод, нарушение путей миграции и мест нереста, прежде всего по причине строительства плотин на реках. Площади нерестилищ осетровых сократились с 3600 до 450 га. Нерестилища белуги, белорыбицы и сельди уничтожены полностью, осетра на 80%, севрюги на 60%.

Массовым стало заболевание осетровых миопатией, болезнью, которая проявляется в расслоении мышц, дряблости тела.ПДК по нефти в Каспийском море превышено в 100 раз.

Аральское море и Приаралье. Аральское море всегда представляло собой внутренний водоем со слабосолеными водами. По величине среди водоемов такого типа он занимал второе место после Каспия. Водоем относится к категории бессточных: вода, поступающая в него, расходуется только на испарение. Питают Арал в основном реки Сырдарья и Амударья, которые несут воду из горных районов. Падение уровня воды в море существенно увеличивалось с начала 60-х годов 20 в., когда вода стала изыматься для полива примерно 3 млн. га земель, занятых хлопком, рисом и другими культурами. Значительное количество воды стали отводить в построенный к этому времени Каракумский канал, а также для накопления в рукотворных водоемах на месте Арнасайской и Сарыкамышской впадин. Режим рек был нарушен до такой степени, что в засушливые периоды они практически полностью пересыхали, и не приносили воду в Аральское море. В результате к середине 80-х годов уровень моря снизился на 8 м, а в 90-х годах такое снижение составило 14-15 м. Объем воды в море при этом уменьшился более чем на 50%.

Однако отрицательные экологические последствия не ограничились только морем. Они охватили обширные пространства Приаралья. Начались цепные природные реакции. Так, вследствие понижения уровня воды, море как экосистема перестало существовать. Оно распалось практически на два водоема, а соленость воды в нем увеличилась в 3 раза. Береговая линия местами ушла на 100 м. Нарушенным оказался баланс численности отдельных групп и видов гидробионтов. Практически прекратился рыбный промысел. Обнажившиеся донные отложения стали источниками пылесолевых бурь, продукты которых распространяются на 400-500 км и более.

Семипалатинский полигон. Всего с 1947 года в Казахстане было произведено 498 ядерных взрывов, в том числе на Семипалатинском ядерном испытательном полигоне 25 наземных, 82 вооруженных, 6 высотных и 343 подземных. Дозы, полученные населением вблизи Семипалатинского полигона: в селе Долонь – 448 рад (рад равен рентгену), а на территории Алтая – 100-300 рад (для сравнения – расчетная доза в эпицентре Хиросимы была около 50 рад, в Нагасаки – 18-20 рад).

Вблизи полигонов дети страдают церебральным параличом, болезнью Дауна, дебильностью, олигофренией, аномалиями строения тела, развиты онкологические заболевания.25 февраля 1989 года Олжас Сулейменов выступил с призывом к противником атомных испытаний. 28 февраля было создано движение «Невада-Семей». Через год был подписан закон о запрещении испытаний на Семипалатинском полигоне.

Озеро Балхаш и Прибалхашье. На озере Балхаш, уровень которого за 10-15 лет снизился на 2,8-3 метра. За 30-40 лет площадь озера сократилась более чем на 2000 квадратных километров. Береговая линия отступила на два с лишним метра. На месте некоторых заливов образовались солончаки. Территорию самого озера впору закрашивать на картах серым цветом, ибо настолько воды впадающих в него рек загрязнены выбросами промышленных предприятий, сточными водами городов и сельскохозяйственных производств и бытовыми отходами.Начиная с 1970 года использование воды Или на заполнение водохранилища в Капчагае, на которое ушло 39 км³, привело к уменьшению стока реки на 2/3 и снижению уровня озера. Скорость снижения уровня воды составила примерно 15,6 см/год, что сильно превышало темп естественного сокращения в 1908-1946 годах (9,2 см/год). Обмеление Балхаша особенно хорошо заметно в его менее глубокой западной части.

Основными загрязнителями озера Балхаш являются тяжёлые металлы (медь и цинк), а также нефтепродукты, фенолы и фториды.Загрязнённые воды поступают в Балхаш не только с горного комбината, но и из Китая - на пограничных пунктах фиксируют сильное превышение содержания меди и других веществ, вода имеет V класс загрязнённости. На китайской территории происходит отбор 14,5 км³ воды в год из бассейна реки Или, причём планируется увеличение в 3,6 раза, текущая скорость увеличения забора составляет от 0,5-1 до 2-4 км³/год (из-за активного роста населения Синьцзян-Уйгурского автономного района).