Нарушение динамики балансов и круговоротов в природе. Утеря генофонда и биологического разнообразия

В настоящее время человек интенсивно замыкает на себя круговороты веществ. Так, суммарная биомасса всех домашних животных, где аккумулирована большая масса углерода, уже значительно превышает биомассу всех диких наземных животных. А площади культивируемых растений приближаются к площади естественных биогеоценозов, многие агроценозы по своей продуктивности значительно превосходят природные. Природный биологический круговорот изменен человеком на значительной площади суши. В результате появились антропогенные пустыни, индустриальные и городские земли, пашни, сады, истощенные пастбища.

Круговорот углерода. Поступление окиси углерода в атмосферу в результате сжигания энергоносителей ведет к увеличению количества СО2 и глобальным изменениям в биосфере, повышению температуры поверхности Земли и нижних слоев атмосферы. К возрастанию количества СО, то есть загрязнению угарным газом. За последнее столетие содержание СО2 увеличилось на 10 %, причем основная доля прироста приходится на последние десятилетия. В атмосфере задерживается около половины «антропогенного» диоксида углерода, а остальное поглощается водами Мирового океана и отчасти живыми автотрофными организмами.

Круговорот кислорода также нарушен. Много его расходуется на промышленные и транспортные нужды. Сейчас свободный кислород образуется со скоростью 1,55∙109 т/год, а расходуется 2,16∙109 т/год, то есть больше на порядок по сравнению с его приходом. Это свидетельствует о нарушении равновесия в экосистемах, что может перерасти в экологически опасную ситуацию и вызвать ухудшение среды жизни человека.

Круговорот азота в настоящее время подвергается сильному воздействию со стороны человека. Массовое производство азотных удобрений и их использование приводит к избыточному накоплению нитратов. Азот, поступающий на поля в виде удобрений, теряется из-за отчуждения урожая, выщелачивания и денитрификации.

При снижении скорости превращения аммиака в нитраты, аммонийные удобрения накапливаются в почве. Возможно подавление деятельности микроорганизмов в результате загрязнения почвы отходами промышленности. Однако это все носит достаточно локальный характер.

При естественных процессах оксиды азота появляются в атмосфере в малых количествах в качестве промежуточных продуктов, но в городах и промышленных районах их концентрация становится опасной. Азот в промышленных выбросах токсичен. Антропогенные нарушения круговорота азота в биосфере связаны и со сжиганием топлива в двигателях наземного и воздушного транспорта. Под воздействием ультрафиолетового излучения возникают реакции между оксидами азота и углеводородами с образованием высокотоксичных и канцерогенных соединений, выбросы раздражают органы дыхания.

Оксиды азота, присутствующие в дымовых газах продуктов сгорания энергетических топлив, не являются чужеродными для природных процессов, они вовлекаются в круговорот веществ и подвергаются превращениями в другие формы, в частности, в химически инертный N2. Однако повышение количества оксидов азота, участвующих в фотохимических реакциях, может приводить к образованию фотохимического смога, содержащего формальдегид и другие токсичные компоненты. Поэтому основная задача при строительстве и эксплуатации высокотемпературных энергетических установок заключается в недопущении в локальных зонах выбросов оксидов азота выше предельно допустимых концентраций.

В нарушенном круговороте одна из ветвей миграции нитратов заканчивается в грунтовых водах. Тогда колодцы оказываются загрязненными.

Антропогенная деятельность активно нарушает и круговорот фосфора. Причины этого следующие: добыча в больших количествах фосфатных руд;

производство фосфорных удобрений и их широкое применение в сельском хозяйстве; получение многочисленных препаратов, используемых в быту; производство огромных ресурсов продовольствия и кормов; стоки и отходы с фосфат-ионами.

В результате произошли перераспределения содержания фосфатов на суше и в гидросфере, что привело к нарушению равновесия в экосистемах. Эрозия почв, смыв удобрений, органических отбросов и экскрементов, сбросы канализационных вод приводят к сильнейшему фосфорному загрязнению рек и озер. Наряду с этим продолжается и процесс фосфатизации почв.

Круговорот серы также все больше подвергается нарушению в результате промышленного загрязнения атмосферы. Значительный поставщик серы в большой круговорот – теплоэнергетические установки (ТЭЦ, котельные), которые при сжигании топлива выбрасывают сернистый газ. Большие выбросы в воздух сернистого газа осуществляют промышленность и транспорт. Экологическая опасность сернистого газа заключается в том, что при его фотохимическом окислении в присутствии диоксида азота и углеводородов, даже если концентрация их в воздухе незначительна, в начале образуется серный ангидрид, который при соединении с водяными парами в атмосфере превращается в аэрозоли серной кислоты (Н2SO4). Продолжительность всего цикла - от момента естественных или техногенных выбросов SO2 до удаления из атмосферы паров серной кислоты – составляет 5-14 суток. С воздушными потоками аэрозоли серной кислоты мигрируют на значительные расстояния, иногда на сотни километров от источника выброса, пересекая границы стран, и выпадают в виде «кислых дождей» с pH 4,0 – 5,0 и менее.

«Кислые дожди» подкисляют почвы умеренных широт, способствуя выносу питательных веществ, следовательно, изменяется скорость круговорота большинства биофильных элементов.

На круговорот воды в природе также заметно влияют антропогенные воздействия вследствие загрязнения окружающей среды, изменения климата, а также растительности и структуры почв, создания искусственных водохранилищ. Человек вмешивается в круговорот воды следующими основными способами:

- забор больших количеств пресной воды из водоносных горизонтов;

- сведение растительного природного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, строительства дорог, жилья и других видов антропогенной деятельности;

- загрязнение водных бассейнов.

Сбросовые воды, содержащие нефтепродукты и другие вредные химические вещества, смешиваясь с естественными водами, приводят к локальным загрязнениям окружающей среды, нарушая естественные процессы в водоемах, и пагубно влияют на живые организмы. На круговорот воды влияет прогрессирующее снижение и истощение поверхностных и подземных вод вследствие длительных и мощных водозаборов на хозяйственные цели.

Биологическое разнообразие биосферы включаем разнообразие всех видов живых существ, населяющих биосферу, разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах.

Преобладающими причинами потери биоразнообразия и деградации биологических ресурсов (а попросту ЖИЗНИ на Земле) являются широкомасштабная вырубка и сжигание лесов, разрушение коралловых рифов, неконтролируемое рыболовство, чрезмерное уничтожение растений и животных, незаконная торговля видами дикой фауны и флоры, использование пестицидов, осушение болот, загрязнение воздуха, использование уголков нетронутой природы под сельскохозяйственные нужды и строительство городов.

ЮНЕСКО приняла конвенцию о Всемирном наследии, которая объединяет природные и культурные памятники. Конвенция призывает заботиться об объектах, которые имеют ценность для всего человечества. Сохранение биоразнообразия зависит и от руководителей стран, и от поведения каждого жителя планеты.

22. Изменение заселенности планеты. Опустынивание земель и деградация почв. Загрязнение биосферы.

Вследствие роста населения, развития индустрии, урбанизации, преобразующей природу деятельности человека и, в частности, повышения продуктивности с/х производства наблюдается непрерывное сокращение с/х площадей на поверхности земли. Сокращение фонда продуктивных земель планеты происходит также в процессе опустынивания – развития пустынных зон вследствие естественных процессов, в которых в значительной степени по вине человека.

Деградация земель — снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь.

Опустынивание – процесс необратимого изменения почвы и растительности и уменьшение биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращения территории в пустыню (на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет).

Причины: сведение лесов, неумеренная эксплуатация пастбищ, нерациональное использование водных ресурсов при орошении земель и др.

По оценке ЮНЕП, в мире ежегодно потери только орошаемых земель в результате процесса опустынивания составляет 6 млн. га. В целом от этого процесса пострадали 40 млн. га орошаемых угодий. Территории с наиболее высокой степенью опустынивания составляют в Азии – около 19%, в Африке – 23%, в Австралии – 45% и в Южной Америке – около 10% от общей площади.

Последствия опустынивания в экологическом и экономическом отношении очень существенные и почти всегда отрицательные. Уменьшается производительность с/х, сокращаются разнообразие видов и количество животных, что особенно в бедных странах приводит к ещё большей зависимости от природных ресурсов. Опустынивание ограничивает доступность элементарных услуг экосистемы и угрожает безопасности людей. Оно является важной помехой развитию, из-за чего Организация Объединённых Наций в 1995 году установила Всемирный день борьбы с опустыниванием и засухой, а в дальнейшем провозгласила 2006 год международным годом пустынь и опустынивания.

Деградации почв многообразны, и число их с развитием научно-технического прогресса растет, что связано с нарушением естественного хода почвообразовательных процессов в результате сведения лесов и другой природной растительности, распашкой земель, усилением интенсивности их обработок и различного рода воздействий:

- химического и физико-химического (внесение минеральных удобрений, пестицидов, загрязнения токсическими веществами от промышленных объектов, от транспорта и др.);

- физического (переуплотнение почв при машинной обработке тяжелыми орудиями, планировке поверхности, разрушение структуры, снижение водо- и воздухопроницаемости, эрозия, дефляция, опустынивание и др.);

- биологического воздействия (нарушение сложившихся биоценозов и условий их самовоспроизводства, стерилизация почв при пожарах, пропитке нефтепродуктами и другими ядовитыми для биоты веществами, стимулирование развития вредных организмов, выделяющих токсические для растений вещества, потеря гумуса и др.);

- ухудшения водного и солевого режима почв в связи с изменением гидрологических и гидрогеологических условий при водохозяйственном и других видах строительства, нарушающих структуру водных потоков, водный и солевой баланс почв разных элементов ландшафта и частей бассейнов рек.

Поиск по сайту: