Гидросфера как элемент биосферы

Большое значение для формирования климата  и других экологических факторов имеет динамика огромной массы океанических вод, которые постоянно находятся  в движении под влиянием неодинаковой интенсивности солнечного прогревания  поверхности на разных широтах.

Океанические  воды сыграют основную роль в кругообороте воды на планете. Подсчитано, что приблизительно за 2 млн лет вся вода на планете проходит через живые организмы, средняя продолжительность общего цикла обмена воды, привлеченной в биологический кругооборот, составляет 300—400 лет. Приблизительно 37 раз на год (то есть каждые десять дней) изменяется вся влага в атмосфере.

Природные ресурсы и  их использование

Сейчас человек использует для  своих нужд все большую часть  территории планеты и все большие  количества минеральных ресурсов. Биологические, в том числе пищевые, ресурсы  планеты обуславливают возможности  жизни человека на Земле, а минеральные  и энергетические служат основой  материального производства человеческого  общества.

Среди природных богатств планеты различают неисчерпаемые и исчерпаемые ресурсы. Неисчерпаемые ресурсы. Неисчерпаемые природные ресурсы подразделяются на космические, климатические и водные. Это энергия солнечной радиации, морских волн, ветра. С учетом огромной массы воздушной и водной среды планеты неисчерпаемыми считают атмосферный воздух и воду. Выделение это относительно. Например, пресную воду можно рассматривать как ресурс исчерпаемый, поскольку во многих регионах Земного шара возник острый дефицит воды. Уже идет речь о неравномерности ее распределения, и невозможности ее использования ввиду загрязнения. Условно считают и кислород атмосферы неисчерпаемым ресурсом. Современные ученые-экологи полагают, что при современном уровне технологии использования воздуха и воды эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые только при разработке и реализации крупномасштабных программ, направленных на их восстановление. Исчерпаемые ресурсы. Они делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относятся растительный и животный мир, плодородие почв. К невозобновляемым ресурсам относятся полезные ископаемые. Их использование человеком началось в эпоху неолита. Первыми металлами, которые нашли применение, были самородное золото и медь. Добывать и плавить руды, содержащие медь, а также олово, серебро, свинец, умели уже за 4 тыс. лет до нашей эры.

В настоящее время человек вовлек в сферу своей промышленной деятельности преобладающую часть известных  минеральных руд, каменного угля, нефти и газа. Научно-технический  прогресс открывает все новые  области применения черных и цветных  металлов, различного неметаллического сырья. В результате расширяется  разработка бедных руд, увеличивается  добыча нефти со дна моря. В хозяйственный  оборот вовлекаются все новые  территории, растет использование древесины  и промысловых животных. Подвергаются обработке значительные площади  суши с целью выращивания растительных продуктов питания и создания кормовой базы для животноводства.

В современных условиях значительная часть поверхности Земли распахана  или представляет собой полностью  или частично окультуренные пастбища для домашних животных. Развитие промышленности и сельского хозяйства потребовало  больших площадей для строительства  городов, промышленных предприятий, разработки полезных ископаемых, сооружения коммуникаций. Всего, таким образом, около 20 % суши к настоящему времени преобразовано  деятельностью человека. Значительные площади поверхности суши исключены  из хозяйственной деятельности человека вследствие накопления на ней промышленных отходов и невозможности использования  районов, где ведется разработка и добыча полезных ископаемых. На прилегающих  территориях создаются карьеры, терриконы- земляные конусы, провальный воронки, возникающие на местах пустот под землей. Из числа восполняемых природных ресурсов большую роль в жизни человека играет лес. Лес имеет немаловажное значение как географический и экологический фактор. Леса предотвращают эрозию почвы, задерживают поверхностные воды, т. е. служат влагонакопителями, способствуют поддерживанию уровня грунтовых вод. В лесах обитают животные, представляющие материальную и эстетическую ценность для человека: копытные, пушные звери и другая дичь. В нашей стране леса занимают около 760 млн. га, или 33% всей ее суши, и являются одним из основных природных богатств.

Несмотря на длительную историю  культурного земледелия, дикая природа  продолжает служить для человека существенным источником продуктов  питания. В первую очередь это  рыболовство. В разных странах мира в белковом рационе человека рыба составляет от 17 до 83 %. Из рыбы получают витамины, кормовую муку для скота, малоценные сорта рыб перерабатывают на удобрение для полей. Основная доля рыбных богатств сосредоточена  в морях. Важный объект морского промысла–водные млекопитающие. Добыча китов составляет несколько десятков тысяч особей в год. Киты и ластоногие служат источником мяса, жира; некоторые виды добывают ради шкур с прочным и красивым мехом.

Значение диких растений и животных для человека не исчерпывается пищевой  ценностью. Подавляющее большинство  их необходимы как обязательные компоненты биоценозов (биоценоз–это целостная  группа популяций с общей территорией  обитания, отличающейся от других соседних территорий химическим составом почвы, воды и рядом других физических показателей: климатом, влажностью и т. д. ), без  них понятие“природа”просто утрачивает свое значение. Растения, например лекарственные, приносят человеку ощутимую пользу. Дикорастущие виды до сих пор являются исходным материалом для селекции. Среди диких животных есть виды, перспективные для одомашнивания.

Таким образом, человечество интенсивно потребляет как живые, так минеральные  природные ресурсы. Однако такое  использование окружающей среды  имеет свои отрицательные последствия.

2. Последствия хозяйственной деятельности  человека для окружающей среды.  В соответствии с плотностью  населения меняется и степень  воздействия человека на окружающую  среду. Однако при современном  уровне развития производительных  сил деятельность человеческого  общества сказывается на биосфере  в целом. Человечество с его  социальными законами развития  и мощной техникой вполне способно  влиять на вековой ход биосферных  процессов.

Загрязнение воздуха. В процессе своей  деятельности человек загрязняет воздушную  среду. Над городами и промышленными  районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые в сельской местности содержатся в очень  небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме того, вредные  газы, соединяясь с атмосферной влагой и выпадая в виде кислых дождей, ухудшает качество почвы и снижают урожай.

Основные причины загрязнения  атмосферы –сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX веке поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание вредных продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них особенно выделяется сернистый ангидрид– ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание опадание листьев хвои. Часть SO2 окисляется до серного ангидрида. Растворы сернистой и серной кислот, выпадая с дождями на поверхность Земли, причиняют вред живым организмам, разрушают здания. Почва приобретает кислую реакцию, из нее вымывается перегной (гумус)–органическое вещество, содержащее компоненты, необходимые для развития растений. Кроме того, в ней снижается количество солей кальция, магния, калия. В кислых почвах уменьшается и число обитающих в ней видов животных, замедлена скорость разложения опада. Все это создает неблагоприятные условия для роста растений.

Каждый год в результате сжигания топлива в атмосферу поступают  миллиарды тонн CO2 . Половина диоксида углерода, образующегося при сгорании ископаемого топлива, поглощается  океаном и зелеными растениями, половина остается в воздухе. Содержание CO2 в  атмосфере постепенно возрастает и  за последние 100 лет увеличилось  более чем на 10 %. CO2 препятствует тепловому излучению в космическое  пространство, создавая так называемый“парниковый эффект”. Изменение содержания CO2 в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли. Промышленные предприятия и автомобили служат причиной поступления в атмосферу многих ядовитых соединений–оксид азота, оксида углерода, соединений свинца (каждый автомобиль выделяет за год 1 кг свинца), различных углеводородов–ацетилена, этилена, метана, пропана, и др. Вместе с капельками воды они образуют ядовитый туман–смог, вредно действующий на организм человека, на растительность городов. Жидкие и твердые частицы (пыль), взвешенные в воздухе, уменьшают количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Так, в больших городах солнечная радиация уменьшается на 15 %, ультрафиолетовое излучение– на 30 % (а в зимние месяцы оно может совсем исчезнуть). Загрязнение пресных вод. Масштабы использования водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения и улучшением санитарно-гигиенических условий жизни человека, развитием промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляет 50 л на одного человека, в городах– 150 л.

Огромное количество воды используется в промышленности. На выплавку 1 т  стали необходимо 200 м3 воды, а на изготовление 1 т синтетического волокна  – от 2500 до 5000 м3. Промышленность поглощает 85 % всей воды, расходуемой в городах. Еще больше воды необходимо для орошения. В течение года на 1 га поливных земель уходит 12-14 м3 воды. В нашей стране ежегодно на орошение расходуется более 150 км3 . Постоянное увеличение водопотребления  на планете ведет к опасности  “водного голода”, что обусловливает  необходимость разработки мероприятий  по рациональному использованию  водных ресурсов. Кроме высокого уровня расхода нехватка воды вызывается ее растущим загрязнением вследствие сброса в реки отходов промышленного  и особенно химического производства. Бактериальное загрязнение и  ядовитые химические вещества (например, фенол) приводят к омертвлению водоемов. Вредные последствия имеет также  молевой сплав леса по рекам, который  часто сопровождается заторами. При  длительно пребывании древесины  в воде она теряет деловые качества, а вымываемые из нее вещества губительно действуют на рыб. В реки и озера  поступают и вымываемые из почвы  дождями минеральные удобрения  –нитраты и фосфаты, которые в больших концентрациях способны резко изменять видовой состав водоемов, а также различные ядохимикаты–пестициды, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями. Для аэробных организмов, обитающих в пресных водах, неблагоприятным фактором служит и сброс предприятиями теплых вод. В теплой воде кислород плохо растворяется и его дефицит может приводить многие организмы к гибели.

Загрязнение Мирового океана. Значительному  загрязнению подвергаются воды морей  и океанов. С речным стоком, а также  от морского транспорта в моря поступают  болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в том числе пестициды. Загрязнения морей и океанов  достигает таких масштабов, что  в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу.

Антропогенные изменения в почве. Плодородный слой почвы формируется  очень долго. В тоже время ежегодно вместе с урожаем из почвы изымаются  десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора–главных компонентов питания растений. Перегной, основной фактор плодородия почвы, содержится в черноземах в количестве менее 5 % от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя еще меньше. При отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50-100 лет. Этого не происходит, поскольку культурное земледелие предусматривает внесение в почву органических и неорганических (минеральных) удобрений.

Внесенные в почву азотные удобрения  используются растениями на 40-50%. Остальная  часть восстанавливается микроорганизмами до газообразных веществ, улетучивается  в атмосферу или вымывается из почвы. Таким образом, минеральные  азотные удобрения быстро расходуются, поэтому их приходиться вносить  ежегодно. При недостаточном применении органических и неорганических удобрений  почва истощается и урожаи падают. Неблагоприятные изменения в  почве наступают и в результате неправильных севооборотов, т. е. ежегодного посева одних и тех же культур, например картофеля.

К числу антропогенных изменений  почвы относится эрозия (разъедание). Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром. Широко распространена и наиболее разрушительна водная эрозия. Она возникает на склонах  и развивается при неправильной обработке земли. Вместе с талыми и дождевыми водами с полей  ежегодно уносится в реки и моря миллионы тонн почвы. Если размыву ничто не препятствует, мелкие промоины превращаются в более глубокие и, наконец, в овраги.

Ветровая эрозия возникает в  районах с сухой обнаженной почвой, с изреженным растительным покровом. Чрезмерный выпас скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного  покрова. Для восстановления слоя почвы  толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250-300 лет. Следовательно, пыльные  бури приносят невосполнимые потери плодородного слоя почвы.

Значительные территории со сформированными  почвами изымаются из сельскохозяйственного  оборота вследствие открытого способа  разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине. Открытый способ добычи дешев, так как избавляет  от сооружения дорогостоящих шахт и  сложной системы коммуникаций, а  также является более безопасным. Вырытые глубокие карьеры и отвалы грунта разрушают не только земли, подлежащие разработке, но и окружающие территории, при этом нарушается гидрологический  режим местности, загрязняются воды, почва и атмосфера, снижается  урожай сельскохозяйственных культур.

Влияние человека на растительный и  животный мир. Воздействия человека на живую природу складывается из прямого влияния и косвенного изменения природной среды. Одна из форм прямого воздействия на растения и животных–рубка леса. Выборочные и санитарные рубки, регулирующие состав и качество леса и необходимые для удаления поврежденных и больных деревьев, существенно не влияют на видовой состав лесных биоценозов. Другое дело–сплошная вырубка древостоя. Оказавшись внезапно в условиях открытого местообитания, растения нижних ярусов леса испытывают неблагоприятное влияние прямого солнечного излучения. У тенелюбивых растений травянистого и кустарничкового ярусов разрушается хлорофилл, угнетается рост, некоторые виды исчезают. На месте вырубок поселяются светолюбивые растения, устойчивые к повышенной температуре и недостатку влаги. Меняется и животный мир: виды, связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие места. Ощутимое воздействие на состояние растительного покрова оказывает массовое посещение лесов отдыхающими и туристами. В этих случаях вредное влияние заключается в вытаптывании, уплотнения почвы и ее загрязнении. Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную пользу. Считается, что с 1600 г. человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В длинном списке исчезнувших видов значится тур–дикий бык, живший на территории всей Европы. В XVIII в. была истреблена описанная русским натуралистом Г. В. Стеллером морская корова (стеллерова корова)–водное млекопитающее, относящееся к отряду сиреновых. Немногим более ста лет назад исчезла дикая лошадь тарпан, обитавшая на юге России. Многие виды животных находятся на грани вымирания или сохранились только в заповедниках. Такова судьба бизонов, десятками миллионов населявших прерии Северной Америки, и зубров, прежде широко распространенных в лесах Европы. На Дальнем Востоке почти полностью истреблен пятнистый олень. Усиленный промысел китообразных привел на грань уничтожения несколько видов китов: серого, гренландского, голубого.