УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Колесников С. И. Южный федеральный университет кафедра экологии и природопользования
ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
ПЕРЕНАСЕЛЕНИЕ
Перенаселение В развитых странах, начиная с середины XVIII столетия, смертность стала сокращаться. Этому способствовали достижения в медицине, повышение комфортности работы и быта, интенсификация и рост продуктивности сельского хозяйства. Снижение смертности на фоне высокой рождаемости привело к демографическому «взрыву» . Однако с середины XX в. наряду со снижением смертности стало приходить снижение рождаемости. По прогнозам, в ближайшем будущем рождаемость и смертность в развитых странах не потерпят сколько-нибудь значительных изменений.
Демографический взрыв. Рост мирового населения с экстраполяцией до 2050 г.
Перенаселение Одной из возможных причин снижения рождаемости в развитых странах считали снижение смертности. По мере снижения детской смертности, люди стали иметь меньше детей. Однако факты свидетельствуют о том, что снижение рождаемости началось до того, как были достигнуты первые успехи в медицине. Также этой причиной невозможно объяснить продолжающийся в настоящее время рост народонаселения в развивающихся странах. Более достоверной причиной снижения рождаемости считают усиливающиеся процессы индустриализации и урбанизации. Это подтверждает более низкая рождаемость в городах по сравнению с сельскими районами, проявившаяся за последние два столетия.
Стадии демографического развития населения
Стадии демографического развития населения Демографическое развитие можно описать в виде нескольких стадий (рис. ). Стадия I. Высокая степень устойчивости. Ситуация при слабом развитии медицины: уровень рождаемости высок, но детская и младенческая смертность тоже высока. Население растет медленно. Стадия II. Начальный период роста. Общество научилось контролировать заболевания, приводившие в первую очередь к высокой репродуктивной смертности. Она резко снизилась, но рождаемость осталась высокой, что вызвало быстрый рост населения. Стадия III. Современный период роста населения. Социальные и (или) экономические изменения приводят к снижению рождаемости. В конце этой стадии численность населения вновь стабилизируется, поскольку снижение младенческой и детской смертности компенсируется низкой рождаемостью. Стадия IV. Низкая степень устойчивости. Новая стабильная численность населения поддерживается за счет низкой рождаемости и низкой смертности.
Стадии демографического развития населения Первая стадия характерна для стран с непостоянным и низким уровнем производства продуктов питания; большая часть населения этих стран занята в сельском хозяйстве. Большинство стран Южной Америки, Африки и Южной Азии вступило в стадию начального периода роста населения (вторая стадия). В промышленных странах в основном завершилась третья стадия с низкой рождаемостью и низкой смертностью.
Рост численности населения и емкость среды Численность населения не может увеличиваться беспредельно, поскольку ресурсы природной среды ограниченны. Ведущим лимитирующим фактором являются продукты питания. Более 200 лет назад (1798 г. ), когда людей на планете было менее одного миллиарда, английский экономист Томас Мальтус сделал вывод, что народонаселение увеличивается в геометрической прогрессии, тогда как объем сельскохозяйственного производства, зависящий от площади пахотных земель, ограничен. Он же предсказал ожидающий человечество катастрофический голод, так как прирост народонаселения опережает прирост сельскохозяйственной продукции.
Рост численности населения и емкость среды Возможны три основных варианта развития событий при достижении населением, растущим экспоненциально, предельной численности (рис. ). Эти варианты применимы как к какой-либо отдельной человеческой популяции, существующей на небольшой территории, так и к человечеству, населяющему биосферу, в целом.
Кривые роста численности популяций: 1 — J-образная кривая; 2 — S-образная (логистическая) кривая; К — емкость среды. Окружающая среда как ограничивающий фактор роста населения: три гипотетических варианта зависимости между численностью населения и емкостью среды (предельной нагрузкой)
В соответствии с экологическими закономерностями на Земле может жить не более 5 миллионов человек. Зависимость между массой тела и численностью млекопитающих.
Глубина экологических последствий воздействия человека на природу зависит от нескольких переменных: • • • численности населения, стиля жизни, экологического сознания. Численность населения Стиль жизни Экологические последствия = -----------------------Уровень экологического сознания
Возможная численность населения Земли при разном уровне жизни Уровень жизни (по стране) Население, млрд. чел. Катар США Россия Китай Индия Афганистан Все страны 0. 7 1. 1 1. 8 3. 8 8. 8 13. 7 4. 4
Варианты зависимости между численностью населения и емкостью среды Первый вариант. Скорость роста численности населения может оставаться неизменной вплоть до достижения предела, а затем мгновенно упасть до нуля (А). Этот вариант маловероятен, так как неясен сам механизм подобных изменений. Второй вариант. Скорость роста численности населения может замедлиться по мере приближения к пределу, постепенно снизившись до нулевой величины (Б). Этот вариант предполагает большую вооруженность знаниями об ограничениях, накладываемых природной средой, и большие усилия со стороны общества по ограничению рождаемости, чем это наблюдается в настоящее время. Третий вариант. Скорость роста численности населения может принять колебательный характер относительно уровня насыщения, периодически превышая допустимый предел и сокращаясь вслед за этим из-за нехватки пищи (В). Этот вариант высоковероятен, если численность мирового населения будет продолжать увеличиваться экспоненциально.
Варианты зависимости между численностью населения и емкостью среды Чтобы предотвратить развитие событий по третьему варианту, ведущему к многочисленным смертям в результате голода, болезней, войн, необходимо изменить экспоненциальный характер роста численности мирового населения. Демографические исследования позволяют сделать два важных вывода. Во-первых, сокращение роста численности населения является посильной задачей для любой страны независимо от уровня ее экономического развития. Страна не обязательно должна пройти все традиционные стадии индустриализации, прежде чем осуществлять программу контроля за ростом численности населения. Во-вторых, комплекс мер, ведущих к успеху в этом деле, в разных странах будет различаться в зависимости от обычаев, религии, способов хозяйствования и общественной установки.
Варианты зависимости между численностью населения и емкостью среды Контроль за ростом численности населения может включать такие меры, как • запрет иметь семье более чем одного ребенка (или другое количество детей), • установление возраста вступления в брак, • запрещение детского труда, • совершенствование системы здравоохранения, • развитие системы всеобщего образования, • улучшения социального положения женщин, • предоставление пенсий по старости • и др.
Варианты зависимости между численностью населения и емкостью среды Поскольку ведущим фактором, ограничивающим численность населения, являются продукты питания, а факторы производства продовольствия могут варьировать во времени, то емкость природной среды также может изменяться. Следовательно, может меняться и предельная численность населения. Возможны четыре варианта изменения численности населения в ответ на изменения природной среды во времени (рис. ).
Изменения природной среды и численность населения: четыре гипотетических варианта реакции численности населения на изменения емкости среды (предельной нагрузки)
Варианты реакции численности населения на изменения емкости среды Первый вариант наблюдается при необратимых изменениях природной среды, сопровождающихся снижением ее емкости (А). Эти изменения могут наступить резко, например, вследствие уничтожения потоками лавы или выпавшим пеплом плодородных земель при извержении вулкана, или развиваться постепенно, например, при ухудшении климатических условий или при эрозии почв. В этом случае численность населения сокращается вслед за снижением емкости среды. Второй и третий варианты развиваются при периодических регулярных изменениях природной среды (Б, В), например, при изменении в течение года или нескольких лет продуктивности растений, связанных с сезонными и многолетними колебаниями условий произрастания. В этом случае численность населения либо остается постоянной за счет того, что люди запасаются пищевыми продуктами в урожайные годы или сезоны (рис. 23, Б), либо наблюдаются периодические миграции (приток и отток) населения (рис. 23, В). Четвертый вариант проявляется при периодических иррегулярных изменениях природной среды (Г), когда, наблюдаются нерегулярно наступающие периоды низкой продуктивности, вызванные, например, засухами, массовым размножением вредителей сельскохозяйственных растений, падежом скота и т. п. В этом случае люди используют способы приспособления, описанные во втором и третьем вариантах.
Варианты реакции численности населения на изменения емкости среды Тот факт, что емкость среды может изменяться, свидетельствует о том, что не существует постоянной, навсегда заданной предельной численности населения, которое может обитать на Земле. Интенсификация сельского хозяйства, экономное использование природных ресурсов, борьба с загрязнением и другие действия могут значительно увеличить предельную численность человечества.
Урбанизация Одновременно с демографическим взрывом происходит процесс урбанизации населения планеты. Так в 1880 г. доля городского населения в мире составляла 1, 7%, в 1940 г. — 13, 1%, в 1970 г. — 37%, в 1990 г. — 42%, в 2009 г. — 50%. Степень урбанизации в промышленно развитых странах выше, чем в развивающихся. Урбанизация — это исторический процесс повышения роли городов в жизни общества, связанный с концентрацией и интенсификацией несельскохозяйственных функций, распространением городского образа жизни, формированием специфических социально-пространственных форм расселения.
Урбанизация Экономические и социальные преимущества городских форм расселения неоспоримы. Процесс урбанизации способствует повышению производительной деятельности во многих сферах, одновременно решает социальные и культурнопросветительные проблемы общества. Города обладают значительным потенциалом хозяйственного развития, их жители имеют более широкие по сравнению с другими формами поселений возможности образования, выбора профессии, приобщения к культурным ценностям. Например, за период 1950– 94 гг. мировое промышленное производство повысилось в 5, 5 раза, мировая торговля — в 14 раз, а сельскохозяйственное производство — только в 2 раза. В результате богатство стран увеличилось в 7 раз. Такого результата невозможно было бы достичь не будь урбанизации.
Урбанизация Однако рост городского населения, особенно в последние десятилетия, оказался настолько стремительным, а концентрация и интенсификация производственной и непроизводственной деятельности в такой степени высокой, что окружающая среда многих городов мира уже не в состоянии удовлетворить многие биологические и социальные требования современного человека. Чрезмерная плотность населения порождает такие проблемы, как загрязнение окружающей среды, шум, недостаток жилья, школ, больниц, транспорта, зеленых насаждений, хаотичность уличного движения, безработица, отчужденность молодежи, преступность и т. д.
Урбанизация Существует ли оптимальный размер города? Анализ кривой общих издержек для всех видов деятельности (рис. ) показывает, что города средних размеров являются более «экономичными» , чем большие или мелкие города. Однако изучение кривых благосостояния, степени удовлетворения потребностей, здоровья населения не дает аналогичного результата.
Издержки на душу населения в зависимости от численности городского населения
ИСТОЩЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Природная среда: ресурсы и условия Природная (окружающая, географическая) среда — естественная среда обитания и деятельности человека и других живых организмов. Природная среда включает литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу и околоземное космическое пространство. Внутри природной среды выделяют природные ресурсы и природные условия. Природные ресурсы — элементы природы (объекты и явления), необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир и т. д. ). Природные условия — элементы природы (объекты и явления), влияющие на жизнь и деятельность человека, но не вовлеченные в материальное производство (некоторые газы атмосферы, виды животных и растений и др. ). По мере развития науки и техники природные условия становятся природными ресурсами.
Классификация природных ресурсов По источникам и местоположению: энергетические ресурсы, атмосферные газовые ресурсы, водные ресурсы, ресурсы литосферы, ресурсы растений-продуцентов, ресурсы консументов, ресурсы редуцентов, климатические ресурсы и др. . По сфере их использования: производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (или рекреационные), эстетические, научные и др. По принципу используемости человеком в настоящее время (иначе говоря, по техническим возможностям эксплуатации): реальные природные ресурсы используются в настоящее время человеком в производственной деятельности; потенциальные природные ресурсы в настоящее время не используются человеком вообще, либо используются в недостаточной степени (энергия Солнца, морских приливов, ветра и др. ). По принципу заменимости: заменимые природные ресурсы можно заменить другими сейчас или в обозримом будущем (все полезные ископаемые, энергоресурсы); незаменимые природные ресурсы нельзя заменить другими природными ресурсами (атмосферный воздух, вода, генетический фонд живых организмов).
Классификация природных ресурсов По принципу исчерпаемости и возобновимости: Исчерпаемые природные ресурсы — ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновимые и возобновимые. Невозобновимые природные ресурсы абсолютно не восстанавливаются (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Возобновимые природные ресурсы по мере использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Неисчерпаемые природные ресурсы — ресурсы, количество которых не ограничено, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования. Неисчерпаемые природные ресурсы включают ресурсы водные (воды Мирового океана, пресные воды), климатические (атмосферный воздух, энергия ветра) и космические (солнечная радиация, энергия морских приливов).
Классификация природных ресурсов Природные ресурсы используются человеком в разном качестве: 1) как непосредственные предметы потребления (питьевая вода, кислород воздуха, употребляемые в пищу растения и животные и др. ); 2) как средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные ресурсы и др. ); 3) как предметы труда, из которых производятся все изделия (минералы, древесина и др. ); 4) как источники энергии (горючие ископаемые, гидроэнергия, энергия ветра и др. ).
Классификация природных ресурсов Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производственных сил зависят от количества, качества и местоположения природных ресурсов. В связи с этим жизненно важным для человечества является вопрос о запасах природных ресурсов. К настоящему времени все попытки прогнозов момента исчерпания того или иного ресурса оканчивались в большинстве случаев неудачей.
Классификация природных ресурсов Неопределенность подобных расчетов имеет следующие причины: 1) постоянно идет разведка и открытие новых месторождений полезных ископаемых; 2) совершенствуется технология добычи и переработки природных ресурсов, благодаря чему замедляются темпы роста их потребления по сравнению с темпами роста процесса производства продукции; 3) вовлекаются в производство ранее не использовавшиеся природные ресурсы, ранее природные условия (например, нефть и алюминий применяются около 200 лет, ядерное топливо — около 50 лет и т. д. ).
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Загрязнение окружающей среды Загрязнение — привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых (обычно не характерных для нее) вредных химических, физических, биологических, информационных агентов. Загрязнение может возникать • в результате естественных причин (природное загрязнение: пыльные бури, вулканический пепел и др. ) или • под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение: выбросы в атмосферу и сбросы в гидросферу вредных веществ и др. ).
Загрязнение окружающей среды По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды подразделяют на • физическое (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др. ), • химическое (тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества — СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др. ) и • биологическое (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и др. ).
Загрязнение окружающей среды Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды.
Загрязнение окружающей среды • • По масштабам загрязнение может быть глобальным, региональным и локальным (местным). По объектам загрязнения различают загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв, загрязнение околоземного космического пространства и т. д. ,
Загрязнение окружающей среды Антропогенный круговорот веществ значительно разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов и большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Поэтому основной задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный круговорот как можно более замкнутым, так называемых малоотходных и безотходных технологий. Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики. Создать абсолютно замкнутый круговорот веществ теоретически возможно, но все равно будут потери энергии в виде тепла. Поэтому термин «безотходная технология» условен, и правильнее использовать термин «малоотходная технология» .
Загрязнение окружающей среды Малоотходная технология — такой способ производства, который обеспечивает максимально эффективное использование сырья и энергии, с минимумом отходов и потерь энергии. Важным условием малоотходной технологии является рециркуляция — повторное использование материальных ресурсов, позволяющее экономить сырье и энергию и уменьшить образование отходов.
Приоритетные виды загрязнений и их источники (по В. А. Черникову с соавт. , 2000) Вид загрязнений Отрасль промышленности, для которой характерен указанный вид загрязнений Вода Взвешенные частицы Коммунально-бытовое хозяйство Ионы тяжелых металлов Горнодобывающая, машиностроительная Красители, фенолы Текстильная Легкоусвояемые и биогенные вещества Сельское хозяйство, городское хозяйство Лигнины Целлюлозно-бумажная Минеральные соли Химическая Нефтепродукты Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая Органические растворители Химическая Пестициды Сельское хозяйство Радионуклиды АЭС, военная Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) Городские стоки Тепло Энергетическая (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС)
Приоритетные виды загрязнений и их источники (по В. А. Черникову с соавт. , 2000) Вид загрязнений Отрасль промышленности, для которой характерен указанный вид загрязнений Воздух Галогенсодержащие соединения Химическая, холодильная Металлические частицы Металлургическая, горнодобывающая Углеводороды Тепловая энергетика, транспорт CO 2, SО 2, NO 2 То же Почва Активный ил Городские станции биологической очистки Зола, шлак Энергетическая, металлургическая Металлы Металлургическая, химическая Мусор Коммунально-бытовое хозяйство, городское хозяйство Пластмассы, органические вещества Химическая Радионуклиды АЭС, военная Целлюлоза и бумага Целлюлозно-бумажная, коммунально-бытовое хозяйство
Изменения в атмосфере под воздействием примесей антропогенного происхождения (В. А. Вронский, 1996) Антропогенные изменения в атмосфере Основные газовые примеси в атмосфере СО Парниковый эффект СО 2 + СН 4 NО и NО 2 + NО SO 2 О 3 Фреон ы + + 2 + – Разрушение озонового слоя + Кислотные дожди + Фотохимический смог + Пониженная видимость + Ослабление самоочищающей способности + – + + + – Примечание: «+» — газ усиливает эффект; «–» — газ ослабляет эффект.
ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ
Парниковый эффект Парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект — разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности (рис. ).
Механизм формирования парникового эффекта.
Парниковый эффект Водяной пар задерживает около 60% теплового излучения Земли и углекислый газ — до 18%. В отсутствие атмосферы средняя температура земной поверхности была бы – 23 °С, а в действительности она составляет +15 °С. Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей: диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др. За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0, 027 до 0, 036%. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0, 6 о. С. Существуют модели, согласно которым если температура приземного слоя атмосферы поднимется еще на 0, 6 -0, 7 о. С, произойдет интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня воды в океанах и затоплению до 5 млн км 2 низменных, наиболее густо заселенных равнин.
Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей: диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др. За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0, 027 до 0, 036%. Антропогенная эмиссия углекислого газа
Увеличение парникового эффекта ведет к глобальному потеплению За последние 50 лет среднегодовая температура на планете увеличилась на 0, 6 о. С
Фактическое потепление идет быстрее, чем расчетное
Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта: • Повышение уровня Мирового океана. • Увеличение числа экстремальных (неблагоприятных) погодных явлений (наводнений, засух, ураганов и т. д. ) • Таяние вечной мерзлоты, разрушение инфраструктуры. • Расширение ареалов болезней и вредителей. • Угрозы биоразнообразию. • Усиление аридности климата ряда территорий (возможно как увеличение влажности, так и снижение). • И др.
Повышение уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана
Контуры Европы 20000 лет назад и сейчас
Рост числа опасных погодных явлений (ОЯ) в России
Расширение ареалов болезней и вредителей Число заболевших энцефалитом на 100 тыс. населения
Усиление аридности климата ряда территорий: изменение осадков к 2100 г. при жестком сценарии потепления
Риски опустынивания
Положительные для человечества последствия парникового эффекта: • Улучшение продуктивности сельского хозяйства и природных экосистем (увеличения интенсивности фотосинтеза вследствие повышения концентрации углекислого газа; может быть нивелировано ростом опасных погодных явлений). • Сокращение длины отопительного сезона. • Развитие навигации по Северному морскому пути (вследствие таяния льдов в Северном ледовитом океане). • Возрастание влажности климата аридных зон (возможно как увеличение влажности, так и снижение).
Динамика эмиссий углекислого газа крупнейших экономик
Киотский протокол фактически потерпел крах: • Китай и Индия не подписывали Киотский протокол. • США не ратифицировали протокол. • Россия, Япония, Канада, Новая Зеландия отказались от участия во втором периоде Киотского протокола (2013 -2018 гг. ). • Развитые страны, оставшиеся в протоколе на 2013 -2018 гг. , контролируют только 15% глобальных эмиссий углекислого газа.
Возможные решения проблемы: • Новое климатическое соглашение на период 2020 г. (Как разрешить имеющиеся противоречия? ) • Активное воздействие на климат (геоинженерия). (Очень много непредсказуемых последствий глобального масштаба) • Технологический прогресс – замена ископаемого топлива на новый источник энергии. (Управляемая термоядерная реакция? )
РАЗРУШЕНИЕ «ОЗОНОВОГО ЭКРАНА»
Озоновый слой (озоносфера) — слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (О 3) на высоте 20 -25 (22 -24) км. Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20 С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. Распределение количества атмосферного озона с высотой над уровнем моря
В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения
Пространственное распределение общего содержания озона (в единицах Добсона D. E. ) в Южном полушарии по данным спутника NOAA 14 (15 октября 1998 г. ). Над Антарктидой наблюдаются очень низкие (фиолетовый цвет) значения общего содержания озона (100150 D. E. ) по сравнению со средними климатическими значениями в 1968 -1980 гг. (300 -350 D. E. ) "National Environmental Satellite, Data, and Information Service", 1998
Разрушение озонового слоя над Антарктикой. Средние высотные профили содержания озона в октябре 1968 -1980 гг. (до начала процесса разрушения озона) и в октябре 1991 -1997 гг. "Scientific Assessment of Ozone Depletion", 1998
«Озоновая дыра» — значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды) — высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладоагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки). Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина D и т. д. ), в больших дозах губительны изза способности вызывать раковые заболевания и мутации.
Международные соглашения об охране озонового слоя: • Венская конвенция об охране озонового слоя (1985 г. ). Ратифицирована всеми членами ООН. • Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 г. ) Согласно имеющимся прогнозам, озоновый слой Земли полностью восстановится примерно к 2050 г. Мнение Кофи Анана (бывший Генеральный секретарь ООН): «возможно, единственным очень успешным международным соглашением можно считать Монреальский протокол» .
КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ
Кислотные дожди Кислотный дождь — дождь или снег, подкисленный до р. Н < 5, 6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлороводород, сероводород и др. ).
Кислотные дожди Отрицательное воздействие кислотных дождей на растительность проявляется как в прямом биоцидном воздействии на растительность, так и в косвенном через снижение р. Н почв. Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состояния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. Кроме того, отрицательное воздействие кислотных дождей проявляется в закислении пресноводных водоемов. Снижение р. Н воды вызывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоема. Негативные последствия кислотных дождей зафиксированы в Канаде, США, Европе, России, Украине, Белоруссии и других странах.
СМОГ
Смог — ядовитая смесь дыма, тумана и пыли.
Смог Различают два типа смога: лондонский и лосанджелесский. Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300 -400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу.
Смог Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители — фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т. д.
Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т. д. вплоть до летального исхода. В 1952 г. в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек. Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.
ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ
Эвтрофикация водоемов Эвтрофикация (эвтрофирование) вод — повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др. ) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Негативным последствием эвтрофикации является ухудшение физико-химических условий среды обитания рыб и других гидробионтов за счет массового развития фитопланктона, снижения содержания кислорода в воде, разложения отмерших организмов и токсичности продуктов их распада (рис. ).
Эвтрофикация водоемов
Основные стадии эвтрофикации водоема (Н. Ф. Реймерс, 1990):
Основные стадии эвтрофикации водоема А) 1 -я стадия - увеличивающееся загрязнение; Б) 2 -я стадия - разложение водорослей; В) 3 -я стадия - аэробное разложение, потребление кислорода после отмирания водорослей (вторичное ВПК); Г) 4 -я стадия - анаэробное разложение (увеличение вторичного ВПК).
Эвтрофикация водоемов Эвтрофикация может быть вызвана антропогенными и естественными причинами. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. Сроки протекания естественной эвтрофикации — столетия и тысячелетия, антропогенной — до нескольких десятилетий.
Эвтрофикация водоемов Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озера (Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др. ), водохранилища, речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, помимо катастрофически быстро растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью.
Эвтрофикация водоемов На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, негативное воздействие оказывают и другие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др. ), фенолы, СПАВ и др. Так, например, загрязнение этими компонентами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктона, гибели значительной части численности популяции байкальской нерпы и др.
ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ
Деградация почв Негативное антропогенное воздействие на почву проявляется в ее деградации (ухудшении качества почвы в результате снижения плодородия) и полном разрушении. Эти процессы могут происходить как в результате природных явлений (природное изменение условий почвообразования, извержение вулканов, ураганы и др. ), так и в результате нерациональной хозяйственной деятельности человека.
Деградация почв Явления деградации и полного разрушения почв многообразны. Водная эрозия – процесс разрушения почвенного покрова под действием талых и дождевых вод. Ветровая эрозия (дефляция) – процесс разрушения почвенного покрова под действием ветра. Промышленная эрозия почв — разрушение почвенного покрова промышленной деятельностью человека, а именно отчуждение почв городами, поселками, дорогами, линиями электропередачи и связи, трубопроводами, карьерами, водохранилищами, свалками и т. д. Дегумификация почв – уменьшение содержания и запасов органического вещества.
Деградация почв Почвоутомление и истощение почв — процессы, происходящие в почвах в результате длительного возделывания одного вида сельскохозяйственных культур. Вторичное засоление почв – засоление почв при орошении почвы минерализованными водами или пресными водами в результате подъема уровня минерализованных грунтовых вод. Вторичная кислотность почв — кислотность почв ниже оптимальной реакции почв, которая для многих сельскохозяйственных растений находится в интервале р. Н 5, 5 -8. И т. д.
СОКРАЩЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ
Деградация растительного покрова К деградации растительного покрова ведут следующие антропогенные факторы: • прямое уничтожение в ходе использования (рубка лесов, выкашивание, сбор с различными целями, стравливание домашними животными), при создании водохранилищ, в ходе открытых разработок ископаемых, при пожарах, в процессе распашки новых угодий; • ухудшение условий жизни растений при орошении, осушении, засолении почв, изменении гидрологии водоемов, загрязнении среды токсичными химическими веществами и элементами, заносе вредных организмов (возбудителей болезней, конкурентов) и др. Особую тревогу вызывают темпы сведения тропических лесов, которые, связывая углекислый газ и выделяя кислород, являются так называемыми «легкими планеты» (табл. ).
Площади и суммарные среднегодовые темпы сведения тропических лесов в отдельных регионах земного шара (по Ж. Ланли с соавт. , 1991; цит. по В. А. Вронский, 1996) Показатель Регион Всего в мире Африка Америка Азия Площадь лесов в 1980 г. , млн га 289, 7 825, 9 334, 5 1450, 1 Площадь лесов в 1990 г. , млн га 241, 8 753, 0 287, 5 1282, 3 Суммарные среднегодовые темпы сведения лесов в 1981 -1990 гг. , млн га 4, 8 7, 3 4, 7 16, 8 То же, в % 1, 7 0, 9 1, 4 1, 2
Деградация животного мира К сокращению или уничтожению видов животных ведут следующие антропогенные факторы: • прямое уничтожение в результате промысла животных, добываемых ради меха, мяса, жира и пр. , применении химических веществ для борьбы с вредителями сельского хозяйства (при этом часто гибнут не только вредители, но и полезные для человека животные); • ухудшение условий жизни животных в результате вырубки лесов, распашки степей, осушения болот, сооружения плотин, строительства городов, загрязнения атмосферы, воды, почвы и т. д. (табл. ).
Причины истребления видов млекопитающих и птиц в XVII–XX вв. (по Зедлагу, 1975; цит. по Г. А. Новикову, 1979) Причины гибели Число видов Млекопитающ ие Птицы Промысловая охота 16 15 Спортивная охота 6 3 Сбор яиц, птенцов – 1 Отлов для зоопарков – 3 Суеверия 1 – Уничтожение как предполагаемых вредителей 15 6 вырубка лесов 7 13 застройка, распашка 1 25 под влиянием овец, коз, кроликов – 7 Истребление домашними животными (собаками, кошками, свиньями) 9 22 Истребление завезенными дикими животными (крысами, лисицами, мангустами, ласками, хорьками) 10 24 Занесение инфекций – 3 Изменение биотопов:
Благодарю за внимание !
Скачать презентацию УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Колесников
5 Глоб экол проблемы сокращ.pptx