Нарушения в экосистемах

Экологические пирамиды, отражая функциональные связи в экосистеме, позволяют прогнозировать и последствия их нарушения. Первопричинами нарушений в экосистемах являются изменения в их энергетике и биомассе.

Так изъятие на каждом уровне более 30% биомассы является гибельным для системы (например, при сборах урожая).

Если энергия экосистемы резко уменьшится при прохождении по пищевым цепям, то происходит увеличение концентрация и накопление в ней ядовитых, токсичных и радиоактивных веществ.

А изменение энергетики системы хотя бы на 1% может вывести экосистему из состояния гомеостаза.

Гомеостаз – это способность биологической системы любого уровня организации (от отдельного организма до экосистемы) противостоять изменениям среды и сохранять равновесие. По своей сути гомеостатический механизм – это механизм обратной связи, причемсаморегулирующийся.

.

Физическое загрязнение атмосферы

1. Шум

Шумом называется комплекс звуков, беспорядочно меняющихся вовремени.Слышимые звуки имеют частоту звуковых колобаний от 16 до 20000 Гц.

Шум является общебиологическим раздражителем, действующим на структуру головного мозга, нарушает периферическое кровоснабжение, повышает артериальное давление.

Существует понятие ПДУ (предельный допустимый уровень) шума ≤ 80 дБ. К примеру: обычный бытовой шум 20-30 дБ; уличный транспорт – 80-100 дБ. Реактивный самолет на взлете – 140 дБ.

Человек слышит до 170 дБ. Однако, шум свыше 140 дБ разрушителен для органов слуха.При уровне шума > 180 дБ даже в металле могут появиться трещины.

Шумовое антропогенное воздействие отрицательно влияет на все живые организмы. В литературе имеются данные , что интенсивное звуковое воздействие приводит к снижению удоев у коров, яйценосности у кур, потере ориентации у пчел, преждевременной линьке у птиц,а также к запаздыванию прорастания семян.

Защита от шума:

1.Защитные экраны, отражающие звуковые волны.

2. Зонирование застройки (к проезжей части выносятся учеждения, являющиеся экранами для жилых домов).

3. Полосы зеленых насаждений (поглощают шум ).

4. Применение пористых материалов в стенах и перекрытиях, которые гасят звуковые волны.

Инфразвук

Инфразвук имеет частоту звуковых колебаний менее 16 Гц . Инфразвук поражает все виды интеллектуальной деятельности человека, вызывает чувство тревоги , страха.

Источники инфразвука:

в природе – морские штормы, землетрясения, ураганы.

в технике – тяжелый транспорт, работа компрессоров, турбин, вентиляторов, крупных машин и механизмов.

Защита от инфразвука

Механические преобразования инфразвуковых волн, глушители реактивного типа.

2. Электромагнитные волны

Электромагнитные излучения представляют собой колебания электрических и магнитных полей, распространяющиеся в мировом пространстве со скоростью света

Устройства, генерирующие, передающие и использующие энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Например: ЛЭП, металлургия, индукционные печи, радио, телепередающие центры, радиолокация и т.д.

Организм человека, находящегося в электромагнитном поле, поглощает его энергию, и в тканях возникают высокочастотные токи с образованием теплового эффекта.Под действием поля возникает нарушение электрофизических процессов в организме (в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой, щитовидной железе и т.д.). Возникает нарушение обмена веществ.

Защита от электромагнитных полей.

1. Создание санитарно-защитных зон (мощность электромагнитного поля резко падает с расстоянием).

2. Полосы зеленых насаждений ( растения поглащают элетромагнитные волны).

3.Защита строительными конструкциями ( материалы стен и перекрытий поглащают элетромагнитные волны).

4. Заземление машин и механизмов.

.3. Радиоактивное загрязнение биосферы.

Это превышение естественного радиационного фона земли (ЕРФ), вызванное как природными причинами, так и в результате антропогенной деятельности человека.

Естественный радиационный фон Земли образован на 30% космическими лучами и на 70% излучением рассеянных радиоактивных элементов.

а) в земной коре имеется уран, торий, радий.

б) в почве и воде изотоп ⁴⁰ К

в) в воздухе изотоп ¹⁴С

г) в водяных порах изотоп ³Н – тритий.

Продукты их распада образуют α, β, γ – лучи.

ЕРФ безвреден для человека, вредное влияние оказывает ионизирующее излучение (любой вид излучения, в результате которого образуются ионы).

Ионизирующее излучение имеет место при распаде атомных ядер некоторых нестабильных химических элементов, которые называются радионуклидами.

Человек во время жизни может подвергаться внешнему облучению (естественное космические излучение и утечка радиации при авариях и испытаниях) и внутреннему облучению (создается радиоактивными элементами, попадающими внутрь с пищей, воздухом, водой)

Влияние радиации на организм – злокачественные опухоли, лейкоз, лучевая болезнь.

Существует 2 вида ионизирующего излучения:

1. Корпускулярное (частицы, обладающие массой α, β и нейтроны)

2. Электромагнитные волны, т.е. фотонное (гамма и рентгеновские лучи)

α – лучи – поток ядер гелия; не проникают через неповрежденную кожу, зато обладают потрясающей ионизирующей способностью:

- проходя через вещество, она ионизирует атомы, выбивая из них быстрые ионы, которые:

1) механически разрушают другие клетки (ДНК)

2) поглощаются другими атомами.

О₂ + ē → О₂º

с образование свободных радикалов (вещество с неспаренным ē –ном) –чрезвычайно токсичны.

β–лучи – поток быстрых электронов. Большая проникающая способность.

Разлагают молекулы воды, содержащиеся в биологических тканях, с образованием частиц ОН‾, НО₂‾, Н₂О₂ и др.

Нейтроны. Самая большая проникающая способность из корпускулярных. Образуются при ядерном взрыве.

Гамма и -рентгеновские лучи. Излучения с высокой энергией и малой длиной волны. Самая больная проникающая способность- задержать может только толстый слой свинца или бетона.

В экосистеме первыми удар ионизирующего излучения принимают растения. В выбросах Чернобыля содержались изотопы Sr, Cs, J.

Стронций – химический аналог Са.Накапливается в костной ткани.

Цезий (Cs) – химический аналог К и накапливается в мягких тканях.

J поглощается щитовидкой, испускает мощные β-лучи.

Для количественной характеристики ионизирующего излучения, применяются следующие единицы:

- рады, зиверты, рентгены, бэры.

Бэр – биологический эквивалент рентгена. Нормы: 0,1 бэр в год * 70 лет = 7 бэр за жизнь. Что мы имеем в повседневной жизни:

Рентген зуба = 3 бэра; рентген желудка = 30 бэр.

Допустимое, аварийное (разовое) облучение населения =10 бэр

Кратковременное незначительное изменение состава крови = 75 бэр.

Развитие лучевой болезни = 100 бэр.

Источники радиоактивного загрязнения биосферы.

1. Разработка полезных ископаемых

При разработке шахт на поверхность поднимается рудничный воздух, содержащий радиоактивный газ – радон.

U²³⁸ → ²²⁶Ra → ²²²Ru

Радон – тяжелый радиоактивный газ, просачивается через фундаменты зданий из грунтов и строительных материалов и накапливается в закрытых, непроветриваемых помещениях.

2. Аварии на АЭС.

Чернобыль – крупнейшая экологическая катастрофа: в воздух выброшены 77 кг радиоактивных веществ. (При Хиросиме выброшено 740 г. радиоактивных веществ.)

Пострадало 9 млн. человек при этой катастрофе. Загрязненная площадь составила 160 тыс. км².Из с/х оборота изъято 144 тыс. га пахотных земель. Наиболее загрязнены: Орловская, Калужская, Тульская и Брянская область.

3. Испытания ядерного оружия.

4. Радиоактивные отходы.

В каждой ядерной реакции неизбежно образуются побочные продукты – радиоактивные осколочные элементы. У одних период полураспада – минуты, у других – года и тысячелетия.

Что делать с отходами?

1. Захоронения

В России – районы Красноярска, Томска, Дмитрограда. Там жидкие отходы заканчиваются под землю на глубину 100м.

2. Дампинг (захоронения в море)

Россия – в Карском море затоплены 11тыс. контейнеров с отходами. А также 3 реактора атомохода «Ленин» с частично не выгруженным топливом. На дне Мирового океана всего 11 аварийных атомных подводных лодок.