АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ Антропогенное воздействие на биосферу

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ Антропогенное воздействие на биосферу 1

Парниковый эффект Антропогенное воздействие на биосферу 2

Парниковым эффектом называется повышение температуры внутри слоев атмосферы и поверхности планеты, обусловленное тем, что атмосфера более прозрачна для падающего солнечного излучения, чем для уходящего теплового излучения (и своего собственного) Антропогенное воздействие на биосферу 3

Антропогенное воздействие на биосферу 4

Парниковый эффект определяется разницей ΔТ между температурой поверхности планеты Ts и средней эффективной температурой планеты Te, определяющей величину теплового потока, излучаемого в космическое пространство Антропогенное воздействие на биосферу 5

Солнечное излучение сконцентрировано в более коротковолновой части спектра, чем тепловое излучение планеты. 75% энергии солнечного излучения приходится на диапазон длин волн от до 0, 4 до 1, 5 мкм, а 75% энергии теплового излучения при температуре Т=300 К (примерно соответствует земным условиям) – на диапазон 8 -28 мкм, т. е. обратное излучение поглощенной солнечной энергии происходит в инфракрасном диапазоне. (Диапазон длин волн видимого света 0, 40 -0, 76 мкм) Антропогенное воздействие на биосферу 6

Причины появления парникового эффекта Инфракрасное излучение способно поглощаться некоторыми газами, имеющимися в атмосфере. Сильные полосы поглощения таких газов, как водяной пар Н 2 О, углекислый газ СО 2 , метан СН 4, озон О 3, сернистый газ SO 2, аммиак NH 3 и некоторые другие находятся как раз в инфракрасном диапазоне. Антропогенное воздействие на биосферу 7

Антропогенное воздействие на биосферу 8

Основные парниковые газы на Земле: Вещество Вклад, % Водяной пар Н 2 О 36 -72 Диоксид углерода СО 2 9 -26 Метан СН 4 4 -9 Озон О 3 3 -7 Антропогенное воздействие на биосферу 9

Парниковый эффект не играет заметной роли в формировании климата на тех планетах, где имеется большой поток тепла из недр, сравнимый с солнечным. К таким планетам относятся, например, Сатурн и Юпитер. Антропогенное воздействие на биосферу 10

На Земле Ts = 288 K Te = 249 K (При содержании углекислого газа в атмосфере 0, 035 об. %). Таким образом, парниковый эффект повышает температуру поверхности Земли примерно на 40 К и играет первостепенную роль в формировании климата планеты. Антропогенное воздействие на биосферу 11

Сжигание 1 кг топлива приводит в среднем к образованию 3 кг углекислого газа (или примерно 5 куб. м) С + О 2 = СО 2 ( из 12 кг С – 44 кг СО 2) Каждый год сжигается около 2 млрд тонн ископаемого топлива, значит в атмосферу попадает около 6 млрд тонн углекислого газа. Еще приблизительно 1, 7 млрд тонн попадает в атмосферу за счет естественных процессов окисления органического вещества почвы (гумуса). Антропогенное воздействие на биосферу 12

Если в начале 20 -го века концентрация СО 2 составляла только 0, 029 об. %, то сейчас она уже 0, 035 об. %, т. е. выросла на 20%. Антропогенное воздействие на биосферу 13

Методы борьбы с отрицательным влиянием парникового эффекта Ограничение выброса парниковых газов в атмосферу (Киотский протокол) Использование возобновляемых видов топлива, участвующих лишь в коротком цикле круговорота углерода Антропогенное воздействие на биосферу 14

Антропогенное воздействие на биосферу 15

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ Антропогенное воздействие на биосферу 16

Вода сосредоточена на Земле в гидросфере. Собственно гидросфера представляет собой прерывистую оболочку Земли, состоящую из соленой воды (моря, океаны), пресной воды (реки, озера, водохранилища), а также воды в твердом состоянии (снежный покров, ледники). Антропогенное воздействие на биосферу 17

Однако нужно иметь в виду, что и в составе атмосферы, и в составе литосферы воды тоже немало. Поэтому в более широком смысле под гидросферой можно понимать непрерывную оболочку системы водапар, которая включает собственно гидросферу, а также пронизанную водой или парами воды литосферу и атмосферу. Антропогенное воздействие на биосферу 18

Общая масса воды в гидросфере составляет примерно 2. 1018 т. (масса атмосферы составляло 5. 1015 т, т. е. масса гидросферы на три порядка больше массы атмосферы). Вода занимает 71% всей поверхности Земли и является самым обильным и самым распространенным природным ресурсом. Если бы имеющуюся на Земле воду поровну распределить между всеми жителями Земли, то на каждого из нас пришлось бы по 280 миллиардов литров воды. Антропогенное воздействие на биосферу 19

Общая масса воды в гидросфере составляет примерно 2. 1018 т. (масса атмосферы составляло 5. 1015 т, т. е. масса гидросферы на три порядка больше массы атмосферы). Вода занимает 71% всей поверхности Земли и является самым обильным и самым распространенным природным ресурсом. Если бы имеющуюся на Земле воду поровну распределить между всеми жителями Земли, то на каждого из нас пришлось бы по 280 миллиардов литров воды. Антропогенное воздействие на биосферу 20

Вода рек в результате стока обновляется в среднем 1 раз в 12 суток. Вода озер обновляется 1 раз в 10 лет. Воды мирового океана – каждые 3000 лет и даже самая малоподвижная воды в ледниках обновляется каждые 8500 лет. Антропогенное воздействие на биосферу 21

Больше всего на Земле воды в океанах (примерно 97%). Эта вода имеет повышенное содержание различных солей (в океанской воде, так же как и в литосфере, содержится практически вся таблица Менделеева). К сожалению из-за этого океанская вода непригодна ни для питься, ни для непосредственного промышленного или сельскохозяйственного использования (за исключениям, пожалуй использования в качестве охлаждающей жидкости и то, с ограничениями). Антропогенное воздействие на биосферу 22

Лишь 3% мировых запасов воды приходится на долю пресной воды. Но человечество может использовать из этой воды лишь 0, 003%, так как остальные количества пресной воды либо слишком сильно загрязнены, либо залегают на слишком большой глубине, либо содержатся в составе айсбергов, полярных льдов, в атмосфере, в почве. Если, например, предположить, что весь водный запас планеты равен 100 л, то на долю воды, пригодной для потребления придется лишь 3 мл, т. е. чуть больше половины чайной ложки. Антропогенное воздействие на биосферу 23

Вода обладает уникальными свойствами, которые и обусловливают ее роль в природе. Антропогенное воздействие на биосферу 24

Самая высокая теплоемкость по сравнению с теплоемкостью всех твердых и жидких веществ, кроме жидкого аммиака это свойство воды препятствует чрезмерным перепадам температуры, обеспечивает хороший перенос теплоты при движении воды, а также стремление к поддержанию одинаковой температуры тел. Для изменения температуры воды требуется относительно большое количество теплоты, поэтому температура воды изменяется гораздо медленнее, чем температура воздуха. Антропогенное воздействие на биосферу 25

Самая высокая (кроме аммиака) теплота плавления это свойство обеспечивает эффект термостатирования в точке замерзания за счет поглощения или выделения теплоты. Антропогенное воздействие на биосферу 26

Самая высокая удельная теплота испарения это свойство чрезвычайно важно в кругообороте воды в атмосфере, а также для регулирования температурного режима человека. Антропогенное воздействие на биосферу 27

Аномально высокие температуры кипения и замерзания (100 и 0 С) по сравнению с ближайшими аналогами воды по молекулярной массе. Точка кипения воды примерно на 180 градусов выше той, которая должна была бы быть в соответствии с ее молекулярной массой. Не будь этого вода кипела бы при – 80 С, т. е. жидкой воды в земных условиях не существовало бы. Антропогенное воздействие на биосферу 28

Аномальное поведение при тепловом расширении. Известно, что максимальную плотность вода имеет при температуре 3. 94 °С, т. е. выше точки замерзания. Поэтому плотность льда меньше плотности воды и он всплывает на поверхность. Это означает, что вода должна промерзать сверху вниз. Однако, когда поверхностный слой воды охлаждается, она становится более плотной и, следовательно, опускается на дно, замещаясь более легкой и более теплой водой из нижних слоев. Это замещение протекает непрерывно до тех пор, пока температура всего слоя воды не достигнет 4 градусов. Антропогенное воздействие на биосферу 29

Слой льда, существующий на поверхности воды, является, таким образом, тепловым барьером и предохраняет все озера (кроме самых мелководных) от полного промерзания. Дополнительным важным для жизнедеятельности водных организмов следствием этого свойства является то, что в результате такого переноса питательные вещества могут перемещаться со дна водоемов в приповерхностные слои. Этот фактор является важным и при учете роли загрязняющих веществ, таких как фосфор, поступающих в водные системы вместе с отходами. Антропогенное воздействие на биосферу 30

Наиболее высокое по сравнению с другими жидкостями поверхностное натяжение благодаря этому свойству образуются и сохраняют свою форму капли воды, сохраняются границы клеток. Антропогенное воздействие на биосферу 31

Способность растворять очень большое количество веществ благодаря этому через водные растворы в растительные и животные организмы могут, в частности, попадать многие питательные вещества; это же свойство обеспечивает многие детали круговорота биогенных элементов в природе. С другой стороны, способность воды растворять многие вещества, в частности техногенные отходы, является причиной таких отрицательных явлений как кислотные дожди, загрязнение природных водоемов токсичными отходами и т. д. Антропогенное воздействие на биосферу 32

Вода является возобновляемым ресурсом. Примерно постоянное количество воды обеспечивается l во-первых, благодаря круговороту воды в природе, l во-вторых, в результате сочетания химических реакций, идущих с расходованием воды как реагента, с одной стороны, и идущих с образованием воды как продукта, прежде всего это реакции горения. Антропогенное воздействие на биосферу 33

ВОДНЫЕ МЕСТООБИТАНИЯ Водные местообитания различаются по содержанию в них солей (солоноводные и пресноводные), а также в зависимости от наличия или отсутствия течения (реки с быстро текущей водой, озера, водные заводи и др. ). Антропогенное воздействие на биосферу 34

Пресноводные местообитания Наиболее важные физические характеристики пресных водоемов – мутность, температура, течение (или его отсутствие) и количество растворенных веществ (нитраты, фосфаты, кислород, двуокись углерода). В озерах и водохранилищах, прудах и речных заводях живут организмы, приспособленные к жизни в спокойной воде. Антропогенное воздействие на биосферу 35

В зависимости от зоны проникновения солнечного света, различаются виды живых организмов. В верхнем слое озер, куда проникает свет, обитают мельчайшие растения и животные, называемые в совокупности планктоном, и рыбы. Планктон это микроскопические организмы, населяющие толщу воды до глубины, куда проникает свет. Различают фитопланктон и зоопланктон. Фитопланктон включает многочисленные виды водорослей и является продуцентом для водных экосистем. Наряду с фитопланктоном продуцентами являются и водные растения, укорененные в прибрежной зоне озер и прудов. Хотя отдельные особи фитопланктона несопоставимо малы по сравнению с такими растениями, они необыкновенно быстро размножаются и поэтому являются основным источником органического вещества в водных системах. Антропогенное воздействие на биосферу 36

На глубине, где проникает еще солнечный свети, но мало биогенов – обитают бентосные организмы. (от бентос – глубина) Эти растения развиваются, прикрепившись к дну или укоренившись на дне. Они выживают в бедной биогенами воде, так как получают необходимое питание из донных отложений, но в тоже время нуждаются для проникновения сквозь толщу воды света, необходимого для фотосинтеза. Антропогенное воздействие на биосферу 37

В более глубоких слоях воды и на дне, где недостаточно света для фотосинтеза, обитают организмы, которые питаются мертвым органическим веществом (детритофаги – пожиратели отбросов). Антропогенное воздействие на биосферу 38

Различают пресноводные водоемы - Олиготрофные (бедные биогенами), -- эвтрофные (богатые биогенами) - мегатрофные водлемы. Процесс эвтрофизации происходит вследствие поступления в водоемы в результате эрозии почвы и процессов выщелачивания больших количеств биогенов. Антропогенное воздействие на биосферу 39

Морские местообитания По составу растительных и животных организмов существенно различаются прибрежная и глубоководная зоны океанов. Хотя концентрация того же фитопланктона в глубоководной зоне существенно ниже, чем в прибрежной, но за счет огромных размеров океана фотосинтезирующие организмы открытого океана играют огромную роль в мировом балансе кислорода и углекислого газа. Антропогенное воздействие на биосферу 40

Антропогенное влияние на гидросферу Значительно влияние на воды суши (реки, озера) развивающейся энергетики, транспорта и промышленности. Антропогенное воздействие на биосферу 41

Проблема кислых дождей – это одновременно и проблема загрязнения поверхностных водоемов кислыми осадками. Значительно загрязнение водных бассейнов соединениями фосфора, поступающими в стоках, содержащих синтетические моющие средства. Много поверхностных стоков, содержащих минеральные удобрения, пестициды и т. п. Они попадают в результате смыва их атмосферными осадками. Антропогенное воздействие на биосферу 42

Загрязнение вод мирового океана происходит за счет l поступления сбросов с речными стоками и с атмосферными осадками, l захоронения на морском дне загрязняющих веществ (прежде всего радиоактивных отходов); l утечек с морских судов; l аварий, особенно аварий нефтяных танкеров; l добычи полезных ископаемых с морского дна Антропогенное воздействие на биосферу 43

Основные виды загрязнений. . l Неорганические химические вещества (наибольшую опасность представляют тяжелые металлы – ртуть, кадмий и т. д. ), нитраты … l Органические химические вещества (пестициды, канцерогенные вещества – ) l Болезнетворные микроорганизмы (возбудитель тифа, холерный эмбрион, вирус полиомиелита) Антропогенное воздействие на биосферу 44

Антропогенное воздействие на биосферу 45

ЛИТОСФЕРА, ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ И АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ЛИТОСФЕРУ Антропогенное воздействие на биосферу 46

В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою. И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды. И стало так. И создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью. И стало так. И назвал Бог твердь небом. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день второй. Антропогенное воздействие на биосферу 47

И сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явится суша. И стало так. И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо. И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя по роду и по подобию ее, и дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. И произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду и по подобию ее, и дерево плодовитое, приносящее плод, в котором семя его по роду его на земле. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день третий. Антропогенное воздействие на биосферу 48

Антропогенное воздействие на биосферу 49

Общая площадь земельного фонда всей планеты составляет 134 млн. км 2 (это площадь всей суши за исключением площади Антарктиды и Гренландии). Земельный фонд имеет следующую структуру: l 11% (14, 5 млн. км 2) – обрабатываемые земли (пашни, сады, плантации, сеянные луга); l 23% (31 млн. км 2) – естественные луга и пастбища; Антропогенное воздействие на биосферу 50

30% (40 млн. км 2) – леса и кустарники; l 2% (4, 5 млн. км 2) – населенные пункты, промышленность, транспортные пути; l 34% (44 млн. км 2) – малопродуктивные и непродуктивные земли (тундра и лесотундра, пустыни, ледники, болота, овраги, бедленды и водоемы суши). l Антропогенное воздействие на биосферу 51

Обрабатываемые земли дают 88% необходимых человеку продуктов питания. Луга и пастбищные земли обеспечивают 10% пищи, потребляемой человеком. Антропогенное воздействие на биосферу 52

Литосфера Земля имеет массу примерно 6. 1015 т, объем 1012 куб. км и среднюю плотность 5500 кг/куб. м. Для человечества естественно наиболее важной частью является верхняя часть земной коры, где расположен почвенный слой (педосфера) и верхний слой литосферы, где расположены основные горные породы. На их долю приходится лишь 0, 4% общей массы и 0, 85% общего объема планеты. Антропогенное воздействие на биосферу 53

Граница между земной корой и так называемой верхней мантией лежит под континентами на глубине около 50 км, а под океанами – на глубине 5 -10 км. Верхнюю часть континентальной земной коры составляет осадочный чехол (чехол из осадочных пород), а вся остальная ее толща разделяется на два слоя – гранитный и базальтовый. Антропогенное воздействие на биосферу 54

Наиболее важна роль литосферы как основного источника природных ресурсов. В Земной коре находятся все элементы таблицы Менделеева. Анализ геохимического состава Земной коры позволяет определить наиболее распространенные элементы O Si Al 46. 60 27, 72 8. 13 Fe Ca Na K 5. 00 3. 63 2. 83 2. 59 2. 09% Антропогенное воздействие на биосферу Mg 55

Из приведенных цифр видно, что на долю оксидов, силикатов и алюмосиликатов шести металлов – алюминия, железа, кальция, натрия, калия и магния приходится почти 99% всей земной коры. Запасы всех остальных металлов и неметаллов значительно ниже, но это не означает, что они не важны для человека и для функционирования биосферы в целом. Условно элементы делят на две группы – с содержанием не менее 0, 1% - главные, и рассеянные. Антропогенное воздействие на биосферу 56

Земная кора является кладовой всех природных ресурсов. Некоторые вещества, наиболее подвижные, такие как инертные газы – гелий, неон, радон – легко переходят в атмосферу, откуда рассеиваются в космическом пространстве. Одновременно земля пополняется космическим веществом, выпадающим в виде метеоритов и космической пыли. Содержащиеся в земной коре радиоактивные элементы трансформируются. Таким образом литосфера как и все остальные части биосферы живет своей жизнью, а не является неким неподвижным застывшим образованием. На эту жизнь дополнительно оказывает влияние и вмешательство человека, занимающегося разведкой и добычей полезных ископаемых. Антропогенное воздействие на биосферу 57

Химические элементы земной коры образуют естественные соединения, состоящие из одного или нескольких элементов. Такие твердые соединения, однородные по составу, внутренней структуре и свойствам, называют минералами (от латинского минера – руда). Известно более 3 тысяч различных минералов. Наиболее распространенными из них являются полевые шпаты – это алюмосиликаты натрия, калия и кальция (55%), другие силикаты – 15%, кварц – 12%, магнетит и гематит (соединения железа) – 3%. Антропогенное воздействие на биосферу 58

Земная кора состоит из нескольких видов горных пород. Горные породы – это естественные минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел. Состав, строение и условия залегания горных пород обусловлены особенностями формирующих их геологических процессов. Антропогенное воздействие на биосферу 59

В зависимости от характера этих процессов различают три генетических (т. е. обусловленных происхождением) класса горных пород l Магматические; l осадочные; l метаморфические. Антропогенное воздействие на биосферу 60

Магматические горные породы – это естественные минеральные агрегаты, возникающие при кристаллизации магм (силикатных или несиликатных расплавов) в недрах Земли или на ее поверхности. Магматические породы делят в свою очередь на глубинные (плутонические) и вулканические, сформировавшиеся на поверхности Земли или вблизи нее. Примером магматической породы является, например, гранит (глубинная порода), базальт (вулканическая). Антропогенное воздействие на биосферу 61

Осадочные – те породы, которые образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Многие осадочные породы являются важнейшими полезными ископаемыми. Примеры осадочных пород – кварц, мел, каолинит, железняки, бурые и каменные угля, горючие сланцы и др. Антропогенное воздействие на биосферу 62

Метаморфические породы – такие породы, основные особенности которых обусловлены процессами метаморфизма (изменений), стремясь к химическому или физическому равновесию с новыми для них температурными условиями или условиям нового давления. К ним относятся слюдянистые сланцы, мрамор и др. Антропогенное воздействие на биосферу 63

Особая роль в земной коре принадлежит кислороду (его содержание больше всех остальных элементов). Его атомы составляют 46, 6% всей массы земной коры и почти 90% объема важнейших породообразующих минералов. Биосфера в целом всегда черпала неограниченные ресурсы кислорода из твердой части (литосферы) и гидросферы. Кислородная атмосфера, без которой немыслима высокоорганизованная жизнь на Земле, является, по всей видимости, производной литосферы и гидросферы, которые иногда еще называют из-за наличия в них большой доли кислорода оксисферами. Антропогенное воздействие на биосферу 64

Большую роль в литосфере играет вода. Ее общий объем в осадочном чехле оценивается в 61 миллион куб. км. Подземные воды представляют собой сложную физикохимическую систему, находящуюся в динамическом равновесии с вмещающими ее породами. Вода вместе в растворенными в ней веществами способна вызывать как миграцию различных химических соединений, так и различные химические реакции. Прежде всего – это реакции, которые объединяют общим названием – «выщелачивание» … Антропогенное воздействие на биосферу 65

Выщелачивание может быть химическим (например, стекающие со склонов вулканов и содержащие минеральные кислоты (серную, соляную, плавиковую) воды уносят с собой большое количество рассеянных элементов. Выщелачивание может быть также фотохимическим (например фотохимическое разрушение сульфидов с образованием либо металлов, либо серы). Возможно и микробиологическое выщелачивание. Есть бактерии, способные окислять минералы, восстанавливать некоторые металлы из других соединений и т. д. Антропогенное воздействие на биосферу 66

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия. Антропогенное воздействие на биосферу 67

Статические нагрузки – самый распространенный вид антропогенных нагрузок на горные породы. Это давление строений изданий достигающих 2 МПа и более. Образуется зона активного изменения горных пород, достигающая глубин 70 100 м. Антропогенное воздействие на биосферу 68

Динамические нагрузки - вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки, возникающие при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов. Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых. Антропогенное воздействие на биосферу 69

Тепловые нагрузки возникают, например, при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей. Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды. Изменяются почвы, подземные воды, растительность. Антропогенное воздействие на биосферу 70

Электрическое воздействие возникает при создании в горных породах искусственных электрических полей, порождающих блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. Антропогенное воздействие на биосферу 71

ПОЧВА Почва – верхний слой литосферы, та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух и живые организмы. Под этим тонким слоем, включающим в себя деликатный организм, называемый почвой, находится планета такая же безжизненная, как и луна. Дж. Джекс, Р. Уайт Антропогенное воздействие на биосферу 72

Если Вы не занимаетесь постоянно земледелием, то возможно, думаете о почве, как о чем-то таком, чего не хотели бы увидеть у себя на руках, на одежде или на ковре. Всем понятно, что мы нуждаемся для своего существования в воздухе и в воде. Менее очевидно, что наша жизнь и жизнь всех других организмов зависит от почвы, особенно от ее верхнего совсем тонкого плодородного слоя. Антропогенное воздействие на биосферу 73

Почва дает практически всю пищу, которую мы едим, от овощей и фруктов до мяса. Почва обеспечивает нас древесиной, бумагой, хлопком, гравием и другими важными материалами и, что тоже очень важно, помогает очистить воду, которую мы пьем. Антропогенное воздействие на биосферу 74

Почва удерживается на одном месте растительным покровом. Она накапливает воду, не давая ей излиться всесокрущающими потоками, и расходует ее по каплям для питания растений. Микроорганизмы разлагают органические и неорганические вещества почвы, вырабатывая химические вещества, необходимые для жизни живых организмов. Антропогенное воздействие на биосферу 75

Почвенные бактерии разлагают практически почти все виды выбрасываемого нами мусора. На почве построены дома, дороги, заводы, электростанции Антропогенное воздействие на биосферу 76

Структура почвы Почва – это сложная смесь неорганических минералов (преимущественно глины, ила и песка), разложившегося органического вещества (детрита), воздуха, воды и миллиардов живых организмов. Антропогенное воздействие на биосферу 77

Компоненты почвы располагаются слоями, так называемыми почвенными горизонтами. Каждый горизонт имеет свою собственную мощность, цвет, структуру химический состав, который меняется в зависимости от типа почв. Большинство почв имеет по крайне мере три горизонта. Всего различают шесть почвенных горизонтов. Антропогенное воздействие на биосферу 78

Антропогенное воздействие на биосферу 79

1. Поверхностный горизонт, подстилка - состоит из свежеопавших частично разложившихся, а частично еще не разложившихся листьев, веток, остатков животных, грибов и других органических веществ. Он обычно окрашен в темный цвет – коричневый или черный. Антропогенное воздействие на биосферу 80

2. Гумусовый горизонт представляет собой пористую смесь частично разложившегося органического вещества (гумуса), живых организмов и некоторых неорганических минеральных частиц. Обычно этот горизонт более темный и рыхлый, чем нижние горизонты. Антропогенное воздействие на биосферу 81

Главным компонентом этого горизонта является гумус. Он образуется в результате медленного разложения органических веществ двух верхних горизонтов. Большая часть гумуса не растворяется в воде и помогает удерживать в почве воду и растворимые в воде питательные вещества. Антропогенное воздействие на биосферу 82

Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы. Основные функции гумуса сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только основные биогенные элементы азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Антропогенное воздействие на биосферу 83

В двух верхних горизонтах сконцентрированы также бактерии, грибы, дождевые черви и мелкие насекомые. Больше всего в этих горизонтах бактерий и других микроорганизмов-деструкторов. Они полностью или частично разлагают сложные органические и неорганические соединения верхних горизонтов до более простых питательных веществ, растворимых в воде, и, следовательно становящихся доступными для всех растений. Почвенная вода, содержащая эти растворившиеся питательные вещества, всасывается корнями растений и перемещается по стеблям к листьям. Антропогенное воздействие на биосферу 84

3. Следующий горизонт – зона выщелачивания, в которой происходит перемещение растворенных или взвешенных веществ. Антропогенное воздействие на биосферу 85

4. Под ней находится горизонт, называемый подпочвой. В нем содержится основная неорганическая часть почвы, представляющая собой различные комбинации песка, ила, глины и гравия, образовавшиеся в результате разрушения горных пород. Антропогенное воздействие на биосферу 86

5. Под этими горизонтами лежат почвообразующая материнская порода (слабо затронутая почвообразованием горная порода) и 6. Коренная порода (по существу уже верхний слой горной породы). Антропогенное воздействие на биосферу 87

Итак, почва – сложная система, целостность которой позволяет обеспечивать ее существование и плодородие. Плодородие почвы определяется и содержанием в почве гумуса, и механической структурой почвы, и характером антропогенного влияния. Антропогенное воздействие на биосферу 88

ЭРОЗИЯ ПОЧВЫ Эрозия почвы представляет собой процесс перемещения почвы, главным образом ее верхних наиболее плодородных горизонтов. Основными факторами естественной эрозии являются ветер и поверхностные воды. Обычно от такой естественной эрозии почву защищают корни растений. Антропогенное воздействие на биосферу 89

Наоборот, хозяйственная деятельность человека, приводящая к уничтожению растительного покрова – распашка земель, вырубка лесов, строительство и т. д. – в значительной степени ускоряет эрозию. Антропогенное воздействие на биосферу 90

Эрозию делят на плоскостную (когда поверхностные воды стекают по склону сплошным потоком), струйчатую (когда с большой скоростью текут узкие ручейки) и овражную (когда отдельные ручейки сливаются воедино). Антропогенное воздействие на биосферу 91

Антропогенное воздействие на биосферу 92

Для восстановления плодородного слоя толщиной в 2 -2, 5 см в тропических и средних широтах требуется от 200 до 1000 лет. Если средние темпы эрозии превышают средние темпы почвообразования, то происходят необратимые изменения и почва на этом участке земной коры переходит в разряд невозобновимых ресурсов. Антропогенное воздействие на биосферу 93

Основные причины антропогенного ускорения эрозии Выпахивание - для уничтожения сорняков, верхний слой почвы переворачивают, засыпают и как бы удушают сорняки. Но при этом почва открывается воздействию водной и ветровой эрозии. Почва может при этом оставаться незащищенной в течение значительной части года. Кроме того распаханная земля больше теряет влаги вследствие испарения, что понижает водоудерживающую способность почвы. Антропогенное воздействие на биосферу 94

Перевыпас. Угодья, где выпадает слишком мало осадков для выращивания культурных растений традиционно используют для выпаса скота. Но если трава съедается быстрее, чем может возобновляться, почва обнажается и становится подверженной эрозии. Антропогенное воздействие на биосферу 95

Антропогенное воздействие на биосферу 96

Сведение лесов. Лесной покров наиболее приспособлен для сохранения целостности почвы. Сведение лесов может происходить в силу необходимости освоения новых территорий для сельского хозяйства, получения древесины для строительства, деревообработки и бумажной промышленности, для использования в качестве топлива. Если леса вырубаются быстрее, чем происходит новое лесоразведение, результатом является ускоренная эрозия почв. Антропогенное воздействие на биосферу 97

Проблемы орошения и засоления почв. Без дополнительного орошения многие почвы не могут быть в достаточной степени плодородными, особенно в засушливых районах. Однако искусственное орошение может привести к засолению почв, т. е. увеличению уровня солесодержания в них до уровня, не переносимого растениями. Антропогенное воздействие на биосферу 98

Происходит это потому, что даже лучшая поливная вода содержит по меньшей мере 0, 02 -0, 05% солей, перешедших в нее из грунта. Соль вымывается и из минеральных частиц самой орошаемой почвы. По мере того, как вода теряется на испарение, остающиеся в растворе соли могут накапливаться в количестве, препятствующем развитию растений. Антропогенное воздействие на биосферу 99

Антропогенное воздействие на биосферу 100

Пути предотвращения эрозии, засаливания и опустынивания l l l l новые технологии вспашки – например, вспашка земли перпендикулярно склону узкополосный посев (например, чередование, пшеницы или кукурузы и травы) полезащитные полосы беспахотное земледелие ограничение выпаса восстановление лесов создание системы искусственного дренажа почвы для предотвращения засоления. Антропогенное воздействие на биосферу 101

Дополнительные проблемы Применение удобрений l Применение пестицидов l Атмосферные загрязнения l Неконтролируемые свалки l Антропогенное воздействие на биосферу 102

Применение удобрений Любой урожай, выращенный на земле, уносит из нее минеральные элементы. Например, урожай картофеля в 140 ц/га уменьшает содержание азота в том же гектаре почвы на 48 кг, фосфора на 19 кг и калия на 86 кг. Чем выше выращенный урожай, тем больше потери биогенов и нужно для поддержания баланса вносить минеральные удобрения. Антропогенное воздействие на биосферу 103

Количество вносимых удобрений должно соответствовать убыли минеральных компонентов и должно быть рассчитано. Антропогенное воздействие на биосферу 104

Если количество вносимого в почву азота превышает потребности растений, то избыточные количества нитратов частично поступают в растения, а частично выносятся почвенными водами, что вызывает увеличение нитратов в поверхностных водах, а также ряд других отрицательных последствий. При избытке азота происходит увеличение нитратов и в продукции сельского хозяйства. Поступая в организм человека, нитраты могут частично трансформироваться в нитриты, которые вызывают тяжелое заболевание, связанное с затруднением транспортировки кислорода по кровеносной системе. Антропогенное воздействие на биосферу 105

Подобная ситуация с фосфором. С урожаем выводится около двух третей фосфора, захваченного сельскохозяйственными культурами из почвы. Эти потери также восстанавливают путем внесения в почву минеральных удобрений. Антропогенное воздействие на биосферу 106

Современное интенсивное сельское хозяйство сопровождается загрязнением поверхностных вод растворимыми соединениями фосфора и азота, которые накапливаются в конечных бассейнах стока и вызывают бурный рост водорослей и микроорганизмов в этих водоемах. Это явление называется эвтрофикацией водоемов. В таких водоемах кислород быстро расходуется на дыхание водорослей и на окисление их обильных остатков. Вскоре создается обстановка дефицита кислорода, из-за которой погибают рыбы и другие водные животные, начинается их разложение с образованием сероводорода, аммиака и их производных. Антропогенное воздействие на биосферу 107

Применение пестицидов По данным ФАО, ежегодные потери во всем мире от сорняков и вредителей составляют 34 % от потенциально возможной продукции и оцениваются в 75 млрд. долл. Применение ядохимикатов сохраняет значительную часть урожая, поэтому их применение быстро внедряется в сельское хозяйство, однако это влечет за собой многочисленные отрицательные последствия. Антропогенное воздействие на биосферу 108

Уничтожая вредителей, они разрушают сложные экологические системы и способствуют гибели многих животных. Некоторые ядохимикаты постепенно накапливаются по трофическим цепям и, поступая с продуктами питания в организм человека, могут вызывать опасные заболевания. Некоторые биоциды воздействуют на генетический аппарат сильнее, чем радиация. Антропогенное воздействие на биосферу 109

Попадая в почву, пестициды растворяются в почвенной влаге и переносятся с ней вниз по профилю. Длительность нахождения пестицидов в почве зависит от их состава. Стойкие соединения сохраняются до 10 лет и более. Мигрируя с природными водами и переносясь ветром, стойкие пестициды распространяются на большие расстояния. Известно, что ничтожные следы пестицидов были обнаружены в атмосферных осадках на просторах океанов, на поверхности ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды. Антропогенное воздействие на биосферу 110

Охрана почв от загрязнения пестицидами предусматривает создание возможно менее токсичных и менее стойких соединений. Разрабатываются приемы уменьшения доз без снижения их эффективности. Очень важно сокращение авиационного распыления за счет наземного, а также применение строго выборочной обработки. Антропогенное воздействие на биосферу 111

Антропогенное воздействие на биосферу 112

Антропогенное воздействие на биосферу 113

Антропогенное воздействие на биосферу 114

Антропогенное воздействие на биосферу 115