Влияние антропогенной деятельности на круговорот биогенных элементов

5. Цикл фосфора. От наличия фосфора зависит плодородие почвы. Фосфор содержится в протоплазме животных и растений в виде растворенных фосфатов, которые используются для синтеза белка. В свою очередь, чрезмерное применение фосфорных удобрении ведет к загрязнению водоемов, к их эвтрофикалии, как и в случае загрязнения азотом.

В природе фосфор в чистом виде встречается довольно редко. В настоящее время наблюдается процесс уменьшения фосфора в почвенном слое и обогащения им морей и океанов. Почвенное «бесплодие» — это чаще всего результат отсутствия именно фосфора.

Проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, возникают также при применении фосфора в качестве составного элемента стиральных порошков.

6. Цикл серы. Так же, как и фосфор, сера является важным химическим элементом, обеспечивающим процесс синтеза белка. Однако она более доступна растениям, в отличие от фосфора. Но движение серы в общем круговороте веществ в природе не зависит от растений.

Сера попадает на сушу из океанов при помощи атмосферного воздуха. В настоящее время предполагается, что две трети всех запасов серы в природной среде — естественного происхождения и одна треть — результат промышленных выбросов двуокиси серы, которые опасны для человека и могут приводить к раку легких. Кроме того, образующийся при серных выбросах слабый раствор серной кислоты разрушает фасады зданий и поверхностные слои памятников и монументов, а кислотные дожди приводят к отрицательным последствиям для сельского и лесного хозяйств.

Под экологической системой понимают закрытую, функционально единую совокупность совместно обитающих разных видов организмов (растений, животных и микроорганизмов), населяющих общую территорию, и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом (луг, лес, озеро и т.д.), т.е. способных к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ (при отсутствии материального обмена через ее границы).

Таким образом, можно выделить следующие существенные свойства экосистем.

1. Замкнутость, самостоятельное функционирование. Любое, даже косвенное, вмешательство в экосистему оказывает на нее влияние. Так, прокладка дороги на открытой местности, на первый взгляд, не влияет на окружающую природную среду. Но при определенных условиях дорога может стать источником экологического бедствия, например, если она будет проложена без учета стока паводковых вод, которые, накапливаясь, могут разрушить земляной покров.
2. Взаимосвязь экосистем, которая приводит к созданию природных комплексов. Например, земли, леса, воды и другие природные объекты связывает атмосферный воздух, который, функционируя во всех них, способствует осуществлению функций природных объектов и сам изменяется в процессе такого функционирования. Представители фауны насыщают его углекислым газом, из лесов он выходит обогащенный кислородом.

3) Биопродуктивность, способствующая самовоспроизводству экосистемы, выполнению той или иной ее функции и саморегуляции. Саморегуляция осуществляется до тех пор, пока загрязнения в больших количествах не приводят к необратимым изменениям в экосистемах.

 

§ 3. Проблема загрязнения  окружающей среды

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 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 силе, 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 окружающую природную среду.

Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:

• упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
• концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
• рост числа 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 (Котлов, 1978). Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.

Нарушение 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 (рис. 1, по Е. М. Сергееву, В Т. Трофимову, 1985).

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, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д. 

Рис. 1. Классификация  целенаправленных антропогенных воздействий на окружающую среду

 

 

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире и в России, так или иначе, связаны с загрязнением окружающей природной среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т. д.).

Рассмотрим понятие «загрязнение» подробнее. Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Более развернутую характеристику этого понятия приводит известный французский ученый Ф. Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества).

По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т. д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций. Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки и др.

По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение (рис. 2; по Н. Ф. Реймерсу, 1990; с изменениями). По своим масштабам и распространению загрязнение может быть локальным (местным), региональным и глобальным.

Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития новых технологических процессов постоянно растет. В этом отношении «приоритет», как в локальном, так и в глобальном масштабе, ученые отдают следующим загрязняющим веществам:

• диоксиду серы (с учетом эффектов вымывания диоксида серы из атмосферы и попадания образующихся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву и в водоемы);
• тяжелым металлам: в первую очередь свинцу, кадмию и особенно ртути (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть);
• некоторым канцерогенным веществам, в частности бенз(а)пирену;
• нефти и нефтепродуктам в морях и океанах;
• хлорорганическим пестицидам (в сельских районах);
• оксиду углерода и оксидам азота (в городах).

Этот перечень, безусловно, должен быть дополнен радионуклидами и другими радиоактивными веществами, пагубные последствия которых для человеческой популяции и экосистем в полной мере проявились после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки (Япония) и аварии на Чернобыльской АЭС.

Следует упомянуть и диоксины — весьма опасное загрязняющее вещество из класса хлоруглеводородов.

23 мая 2001 г. в Стокгольме была принята Конвенция по стойким органическим загрязнениям (СОЗ), которая обязывает правительства ликвидировать 12 стойких канцерогенных и токсичных загрязнений, а  

Рис.2.Виды загрязнения окружающей среды 

 

именно: алдрин, гептахлор, ДДТ, диэлдрин, эндрин, хлордан, мирекс, токсафен, гексах лорбензол, полихлорированные бифенелы, диоксины и фураны. Конвенцию подписали около 100 стран мира.

Под видами загрязнений понимают также любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения (рис. 3; по Г. В. Стадницкому и А. И. Родионову, 1988):

• ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания и т. д);
• параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное); биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т. д.);
• стациалъно-деструкционное загрязнение (стация — место обитания популяции, деструкция — разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр.). Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообщества) достигло к настоящему времени беспрецедентных размеров.

Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис. Особенно возросли темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношениях. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер.

Рис. 3. Классификация  загрязнения экологических систем

§ 4. Возможные пути решения  экологических проблем

В чем же выход? Должна быть создана новая экологическая политика. Она предполагает необходимость комплексного системного подхода, включающего не только экологизацию народного хозяйства, но и формирование массового сознания, организацию экологического воспитания и образования населения и предпринимателей. Необходима разработка механизма, позволяющего осуществить предупредительные меры по сохранению окружающей среды.

И здесь должна помочь экономика, так как без помощи рынка такой механизм не может быть создан. Включение рыночных мер предполагает переход от бесплатного природопользования к платному, как это происходит в развитых странах. Платное природопользование подразумевает создание рынка земель и других природных ресурсов, использование различных форм собственности на них, разработку и внедрение механизма рынка и механизма защиты природы от возможных негативных последствий рыночных отношений. Экологизация народного хозяйства предполагает осуществление не разрозненных мероприятий, а продуманной технической политики, обеспечивающей экологическую безопасность. Суть ее — не только в очистке выбросов и стоков, что, строго говоря, представляет собой перемещение в пространстве вредных веществ, хотя и это нужно на сегодняшний день.

Самое главное — создание экологически приемлемых технологий, учет комплексного влияния совокупной деятельности предприятий, находящихся на определенной территории. Это нужно для того, чтобы не допустить превышения уровня антропогенной нагрузки, который приведет к необратимым разрушениям экологических систем.

Следует понять, что основные экономические условия существования человечества — это наличие природных ресурсов для удовлетворения всех потребностей населения и промышленности. Поэтому при сооружении промышленных предприятий необходимо на всех стадиях и уровнях принимать решения, учитывая экологические условия местности. И начинать это надо на стадии проектирования, при определении места, размещения предприятия, с выбора направлений для вложения капиталов, инвестиций (денежных вложений). В нашей стране долгие годы строительство предприятий разных отраслей не согласовывалось. В результате на ограниченной территории сосуществуют экологически несовместимые предприятия. Это означает, например, что выбросы одного из них делают продукцию другого вредной для употребления. В других случаях комплексное негативное воздействие на природу некоторых предприятий делает невозможным производство определенного промышленного продукта.