12 Вопрос: Антропогенное воздействие на биосферу
Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ, рассмотренного нами во втором разделе.
Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественнаябиота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.
Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота — земледельческая культура — промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду.
Американский эколог Б. Коммонер выделил пять видов вмешательства человека в экологические процессы:
• упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
• концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
• рост ядовитых отходов от химических производств;
• введение в экосистему новых видов;
• появление генетических изменений в организмах растений и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки и др.
Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: длительными и кратковременными, площадными и точечными, прямыми и косвенными и т. д.
Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности и видов животных и растений и т. д.
К числу основных глобальных факторов дестабилизации природной среды относятся:
• рост потребления природных ресурсов при их сокращении;
• рост населения планеты при сокращении для обитания территорий;
• деградации основных компонентов биосферы, снижение способности природы к самоподдержанию;
• возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;
• сокращение биологического разнообразия;
• возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф;
• недостаточный уровень координаций действий мирового сообщества в области решения экологических проблем.
4.2. Влияние человека на биосферу.
Хозяйственная деятельность человека неоднократно приводила к ухудшению природных условий, порождала локальные экологические кризисы. Человек, овладев огнем, применял его для уничтожения растительности, как в земледельческих, так и в охотничьих целях. При этом хищнически уничтожались флора и фауна на значительных территориях, что приводило к образованию пустынь. В совокупности рассмотренные процессы приводили к исчезновению древних цивилизаций, например, в Индии (3…2 тысячелетия до н.э.), Майя в Центральной Америке и др.
История свидетельствует, что научно-технический прогресс (НТП) увеличивает возможности воздействия на окружающую среду, создавая предпосылки для возникновения крупных экологических кризисов. С другой стороны, этот же прогресс расширяет возможности предупреждения таких кризисов.
Наиболее отчетливо эти противоположные тенденции проявились во второй половине XXвека. Так, например, растительный покров большей части поверхности континентов носит вторичный характер, т.е. заменён нужными человеку растениями. Это обстоятельство привело к нарушению процесса почвообразования, изменению физико-химических свойств почв и их эрозии. В возрастающих масштабах человеком загрязняются атмосфера и воды континентов и океанов.
Понимая экологический кризис как непоправимое за короткий срок ухудшение природной среды, нельзя говорить о глобальном кризисе в настоящее время. Сейчас существует множество локальных кризисов, которые не всегда разрешимы и, накапливаясь, могут принять глобальные масштабы.
Экологический ущерб биосфере не всегда может быть возмещён, например, уничтожение генофонда современных организмов.
Демографические процессы, сопровождающиеся ростом народонаселения, способствуют ускорению проявления как локальных, так и глобальных экологических кризисов, т. к. соответственно увеличиваются масштабы промышленного и сельскохозяйственного производств, исчерпание минеральных ресурсов и количество отходов.
Особо следует отметить влияние человека на климат городов, регионов и планеты в целом за счет загрязнения атмосферы. Атмосфера Земли как компонент биосферы является трансформатором локальных воздействий человека на окружающую среду в глобальные изменения природных условий. Так, современные города, благодаря растущей урбанизации, можно рассматривать как „острова тепла“ и источники выделения газов, паров и аэрозолей. Это обстоятельство вызывает образование туманов, приводящих к смогам, сопровождающимися увеличением концентрации в атмосфере опасных для биосферы веществ.
Постоянный рост количества сжигаемого в энергетических целях топлива органического происхождения способствует повышению температуры у поверхности Земли, что обусловливает изменение климата как в региональном, так и в планетарном масштабах. При этом нарушается естественный ход эволюции биогеоценозов и биосферы в целом.
Климатические изменения, обусловленные хозяйственной деятельностью человека проявляются уже сейчас (повышение средней температуры у поверхности Земли на
0,5 о C, перестройка установившейся ранее атмосферной циркуляции воздушных масс и др.), а в недалёком будущем (XXIвек и далее) эти изменения усилятся.
Особое негативное влияние деятельность человека оказывает на «биологический щит» планеты – озоновый компонент атмосферы. Развитие промышленности, сратосферной авиации, космонавтики и др. факторы способствуют снижению концентрации озона в стратосфере и, как следствие, интенсификации жёсткого ультрафиолетового облучения земной поверхности, что губительно для живых организмов, обитающих в наземно-воздушной среде.
Кроме вышеуказанных воздействий на биосферу, человек способствует её радиоактивному загрязнению. Происходит это за счёт извлечения из недр Земли и последующего концентрирования на её поверхности долгоживущих радиоактивных изотопов. Чаще всего это 238 U(период полураспада
4,47∙10 9 лет) и 235 U(период полураспада
0,7∙10 9 лет). При ядерных превращениях (распаде) этих изотопов образуются другие химические элементы и их изотопы, например, 226 Ra, 222 Rnи др., которые, в свою очередь, чаще всего являются радиоактивными. При распаде радиоактивных веществ генерируются корпускулярные (α,β) и электромагнитные (γ, рентгеновское) ионизирующие излучения, действие которых на организмы биосферы негативно. Так, у человека возможно образование злокачественных опухолей (рак), нарушение функций зрения (катаракта), разрушение эритроцитов (белокровие), инактивация гонад, мутации потомства и др. негативные изменения. Подобного рода процессы происходят и в других организмах, составляющих биосферу.
На компоненты биосферы воздействует также рентгеновское ионизирующее излучение (с такими же негативными эффектами как и выше), которое генерируется при изменении вектора-скорости движущегося потока заряженных частиц, например, в телевизорах, мониторах ЭВМ, в некоторых медицинских и научных приборах и аппаратах.
Таким образом, не ограничивая масштабы своей деятельности, не применяя специфических экозащитных (природоохранных) мер, человек будет способствовать постепенной деградации биосферы.
Вариант теста № 2 (тема «Биосфера»)
Тест состоит из 3-х частей.
Первая часть содержит вопросы под буквой А. В них необходимо выбрать только один правильный ответ.
Вторая часть содержит вопросы под буквой В. Эти задания могут быть:
или на выбор нескольких правильных ответов;
задания на установление соответствий позиций между процессами и объектами, а также описанием их свойств и характеристик;
задания на определение последовательности биологических явлений или процессов
Третья часть (под буквой «С»), включает в себя развернутый ответ на поставленный вопрос.
А1. В сохранении многообразия видов растений и животных в биосфере большое значение имеет:
расширение площади агроценозов
повышение продуктивности агроценозов
борьба с вредителями сельскохозяйственных растений
А2. Замкнутый, сбалансированный круговорот веществ в экосистеме служит причиной:
саморегуляции 3) изменения экосистемы
колебания численности популяции 4) устойчивости экосистемы
А3. Русский ученый В.И. Вернадский создал учение о:
биогеоценозах 3) биоритмах
ведущей роли живого вещества в биосфере 4) фотопериодизме
А4. Внедрение малоотходных технологий в промышленное производство позволяет:
защитить биосферу от загрязнения
повысить продуктивность агроценозов
ускорить круговорот веществ в биосфере
замедлить круговорот веществ в биосфере
А5. В хвойном лесу обитает множество видов, связанных между собой и с факторами неживой природы, поэтому его называют:
биосферой 3) биосферой
биогеоценозом 4) заказником
А6. Наибольшую роль в круговороте веществ играют(ет)
абиотические факторы 3) антропогенные факторы
ограничивающие факторы 4) живое вещество
А7. Изъятие человеком значительного количества биомассы из экосистемы делает круговорот веществ несбалансированным, что служит причиной:
нестабильной экосистемы 3) саморегуляции в экосистеме
стабильной экосистемы 4) увеличения численности популяции
А8. Масса живого вещества в биосфере очень мала, но она играет огромную роль в…
создании литосферы 3) создании Мирового океана
преобразовании вещества и энергии 4) образовании материков
А9. Отрицательные последствия воздействия человека на биосферу проявляются в:
изменении атмосферного давления
регулировании численности популяции промысловых животных
создании новых сортов растений и пород животных
А10. Изменение организмами в процессе жизнедеятельности среды обитания в экосистеме является причиной:
круговорота веществ 3) возникновения приспособлений у организмов
смены экосистем 4) возникновения новых видов
А11. Отходы промышленного производства – соли тяжелых металлов: свинца, кадмия – вызывают у людей отравления, рождение уродов, попадая в их организм:
в процессе размножения 3) с вдыхаемым воздухом
по цепям питания 4) со сточными водами
А12. Впервые название «Биосфера» было дано:
К Линнеем 3) В.И. Вернадским
Ж.Б. Ламарком 4) В.Н. Сукачевым
А13. Биосфера существует в основном за счет:
космической энергии и внутрипланетарной тепловой энергии
внутрипланетарной тепловой энергии
А14. Верхняя граница биосферы ограничена:
высотой полета птиц 3) озоновым слоем
высотой обнаружения спор 4) не имеет верхней границы
В1. Выберите несколько правильных утверждений. К функциям живого вещества в биосфере относятся:
А. накопительная Г. концентрационная
Б. окислительно-восстановительная Д. газовая
В. проводниковая Е. окислительная
С1. Дайте развернутый ответ на следующий вопрос.
Каково значение круговорота веществ в природе для существования биосферы? Приведите примеры.
С2. Дайте развернутый ответ на следующий вопрос.
Прикладная экология Лекция 8. Антропогенные воздействия на биосферу
Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ.
Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.
Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота — земледельческая культура — промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными.
Вся история человечества — это история экономического роста и последовательного разрушения биосферы. Только в эпоху палеолита человек не нарушал естественные экосистемы, поскольку образ его жизни (собирательство, охота, рыболовство) был подобен образу существования родственных ему животных. Дальнейшее развитие цивилизации привело к созданию современной искусственной, техногенной среды обитания человека, истощению и загрязнению природной среды. Особенно разительные экономические и экологические изменения произошли в XX в.: по расчетам, лишь около 1/3, территории планеты осталось не затронутой человеческой деятельностью. За прошедшее столетие в экосистеме Земли возникла и в сотни раз выросла глобальная хозяйственная подсистема
Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящих физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду.
Американский эколог Б. Коммонер выделил пять видов вмешательства человека в экологические процессы:
• упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
• концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
• рост ядовитых отходов от химических производств;
• введение в экосистему новых видов;
• появление генетических изменений в организмах растений и животных.
8.1 Классификация антропогенных воздействий на биосферу
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей.
Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки и др.
Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: длительными и кратковременными, площадными и точечными, прямыми и косвенными и т. д.
Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные).
К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности и видов животных и растений и т. д.
К ним относятся все виды угнетающих приpоду воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком.
Все техногенные воздействия делятся на:
загpязнения (внесение в сpеду нехаpактеpных для нее новых физических, химических или биологических агентов или пpевышение имеющегося естественного уpовня этих агентов);
технические пpеобpазования и pазpушения пpиpодных систем и ландшафтов (в пpоцессе добычи пpиpодных pесуpсов, стpоительства и т. д.);
исчеpпание пpиpодных pесуpсов (полезные ископаемые, вода, воздух и дp.);
глобальные климатические воздействия (изменение климата в связи с деятельность человека);
эстетическое воздействие (изменение приpодных фоpм, неблагопpиятные для визуального и дpугого воспpиятия).
Одним из основных видов негативных воздействий являются загрязнения. Один из ведущих экологов России Н. Ф. Реймерс определяет загрязнения так: «… привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических факторов или превышение естественного среднего уровня содержания данных факторов в среде, приводящее к негативным последствиям»
Классификацию загрязнений экологических систем включает тип загрязнения, его источники, последствия и меры контроля.
Загрязнения от источников (отходы промышленных предприятий, бытовые отходы, отходы транспорта, энергетики, сельского хозяйства, а также химические средства защиты растений) поступают в атмосферу, гидросферу, литосферу, причем из экотопа (мест обитания биотического сообщества) они передаются всем составляющим биоценоза (растениям, животным, микpооpганизмам).
Загрязнения могут быть природными (обычно вызванные катастрофами – вулканами, селями, торнадо, цунами и др.) и антропогенными, т. е. вызванными деятельностью человека.
Антропогенные загрязнения делятся на биологические, механические, химические, физические. Можно выделить еще одно специфическое для строительства загрязнение – визуальное или эстетическое, заключающееся в неблагоприятном изменении ландшафта путем строительства чуждых природным обpазованиям зданий и сооpужений, пpоизводящих негативное впечатление, ухудшающих истоpически сложившийся вид ландшафта, т. е. наносящий эстетический вред. Появилось даже самостоятельное направление изучения этого вида «загрязнения»- видеоэкология
Физическое загрязнение может быть
тепловым – вследствие повышения темпеpатуpы из-за потеpь тепла в пpомышленности, в жилых домах, теплотpассах и т. д.;
шумовым – из-за пpевышения интенсивности шума вследствие pаботы пpедпpиятий, движения тpанспоpта и дp.;
световым – вследствие пpевышения освещенности из-за искусственных источников света;
электpомагнитным – из-за действия pадио, телевидения, пpомышленных установок, линий электpопеpедачи;
pадиоактивным – из-за пpевышения естественного уpовня (фона) содеpжания pадиоактивных веществ.
Химическое загрязнение может быть вызвано внесением каких-либо новых химических соединений или повышением концентрации присутствующего в природной сpеде химического вещества. Многие из химических веществ активны и могут взаимодействовать с молекулами веществ, входящих в состав живого организма, или активно окисляться на воздухе, при этом они становятся ядовитыми по отношению к живым организмам.
Механическое загрязнение, вызываемое веществами, не оказывающими на среду физического или химического действия, характерно для строительства.
Биологическое, а также микробиологическое загpязнение пpоисходят пpи поступлении в окpужающую сpеду биологических отходов или в pезультате быстpого pазмножения микpооpганизмов на антpопогенных субстpатах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.