Учебник Биология - ВУНМЦ 2000
Глава 7. БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО
7.10. АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС
Антропогенные факторы - все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания для других видов.
Человечество возникло на определенном этапе эволюции биосферы. Первобытные люди жили мелкими племенами охотников-собирателей, охотились на диких животных, собирали семена, корни, орехи, ягоды и другую растительную пищу. По мере истощения пищевых ресурсов племена кочевали на новое место.
Приблизительно 10 тыс. лет назад возникло сельское хозяйство. Своей деятельностью человек вызывал изменения в биогеоценозах, создавал благоприятные условия для развития и роста одних растений и неблагоприятные для других. В результате возникли новые численные соотношения, перестроились пищевые связи, появились приспособления для обитания в измененной среде. Действия человека обогащали и обедняли сообщества. Антропогенное влияние было связано с завозом растений в новые места обитания, сокращением ареалов и уничтожением некоторых растений, вырубкой, выжиганием лесов, выкашиванием, осушением, орошением и обводнением, действием дымов, газов и других вредных примесей в воздухе.
Распашка земель на огромных площадях, особенно на месте сведенного леса, привела к нарушению водного режима, усилению эрозии почвы, образованию оврагов, особенно по склонам холмов. Выветривание почвы опережает процессы почвообразования, скорость которых слишком мала по сравнению с темпами ее уничтожения.
Распашка целинных земель привела к изменениям в населении биогеоценозов. Естественные биогеоценозы, не тронутые влиянием человека, имеют больше видов, чем "окультуренные" агробиоценозы. Биогеоценозы долго сохраняются в равновесном состоянии. Выпас скота приводит к выпадению из биогеоценозов некоторых видов, что снижает численность популяций населяющих его. Биогеоценоз становится неустойчивым и может деградировать.
Деятельность человека в природе вызывает ряд приспособительных реакций со стороны организма. Например, луговые растения после скашивания способны быстро возобновлять побеги. Появление сорняков, вредителей полей и садов, также следствие приспособления к антропогенному фактору, Многие растения выработали особые черты строения, ритмы развития, соответствующие условиям жизни на обрабатываемых территориях и помогающие выдерживать различные агротехнические мероприятия, химические средства борьбы с вредителями.
Масштаб воздействия человеческого общества на природу стал планетарным, заметно ухудшая условия жизни планеты. Уничтожаются тропические леса на площади 16,8 млн. га (данные на 1990 г.). Из-за неправильного использования земель ежегодно возникает около 6 млн. гектаров пустынь. В результате кислотных дождей повреждены леса на площади около 31 млн. га. Тысячи озер в Швеции, Норвегии, США, Канаде и других странах стали биологически мертвыми. Под угрозой исчезновения около 25-30 тысяч видов высших растений.
Рассматривая окружающую среду как постоянный источник необходимых ему ресурсов, человек разрабатывает месторождения цветных металлов, железных руд, горючих материалов, минеральных удобрений, увеличивает их добычу и ежегодно извлекает из недр Земли большое количество природного материала. В результате деятельности человека, происходит эксплуатация земных ресурсов, что ведет не только к истощению природных богатств, но и загрязнению среды отходами. Разработка месторождений полезных ископаемых на больших площадях связана с прямым нарушением режима функционирования природных экосистем, разрушением естественных местообитаний для многих представителей животного мира, исчезновением видов и целых сообществ. Обратно в естественную среду возвращаются огромные массы отходов промышленного и бытового характера. Только города, в которых мы живем, выбрасывают за год в окружающую среду до 3 млн. тонн отходов, свыше 500 кубических км жидких стоков и 1 млрд. тонн различных аэрозолей, оказывающих неблагоприятное воздействие на озоновый экран. Например, за год в воздух г. Москвы выбрасывается от 1 до 1,2 млн. тонн вредных химических веществ. Выбросы в воздушную среду различных загрязнителей в городе составляет около 130 кг на душу населения. Наибольшая часть загрязнений - отработанные газы автотранспорта, состоящие из окиси углерода, активных углеводородов, окислов азота и др. Объемы токсических веществ в воздухе напрямую зависят от скорости движения транспорта по улицам города, от автомобильных пробок на дорогах. Дым и газовые выбросы над Европой или Америкой приводят к образованию смога в Арктике и озоновым дырам в Антарктиде (рис. 435).
Рис. 435. Спутниковая карта, демонстрирующая "дыру" в озоновом экране над Антарктидой в октябре 1985 г. Дыра была еще больше в 1987 г. Доказано, что она возникла в результате поступления в атмосферу ХФУ (Science Photo Library Photo Researches).
Потенциально потеряно около 10% плотности озонового экрана. Идет загрязнение почвы, водоемов, воздуха, нарушается естественный ход круговорота веществ. Все это снижает устойчивость естественных экосистем. Многие металлы и другие элементы, извлеченные из земных недр и используемые в промышленности, при накоплении в окружающей среде, вследствие повышенной токсичности, вызывают ее отравление. Опасными загрязнителями стали многие полимерные материалы, искусственно созданные человеком и не имеющие аналогов в живой природе. Их разложение затруднено из-за отсутствия естественных редуцентов. Загрязнение окружающей среды с каждым годом возрастает. В результате катастроф в океан ежедневно (среднестатически) выливается 12 тыс. баррелей сырой нефти, что приводит к гибели обитателей океана (редуцентов и консументов).
Для бытовых и производных нужд человек использует энергетически емкие материалы - природный горючий газ, горючий сланец, торф и др. Ежегодно в мире добывают 4 млрд. тонн нефти, более 2 тонн угля. Ресурсы истощаются при бесконтрольном использовании, что грозит энергетическим кризисом. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются разнообразные загрязнители, обладающие токсическими свойствами, возрастает содержание в воздушном пространстве углекислого газа (при параллельном уничтожении лесов, основных "переработчиков" СО3). Надвигается энергетический кризис и вместе с ним климатический. За счет парникового эффекта идет накопление тепла Землей. Дальнейшее увеличение в воздухе двуокиси углерода может привести к существенным изменениям в климате, способным вызвать таяние ледников, в результате чего некоторые процветающие ныне государства могут оказаться под водой.
Современный экологический кризис характеризуется опасным заражением биосферы (кризис редуцентов), приближением к безопасному максимум использования энергии (энергетический кризис) у поверхности земли и резким нарушениям экологического равновесия.
В океане осуществляют захоронения ядовитых и радиоактивных веществ; загрязняют его и другие вещества - особенно соли тяжелых металлов, сложные органические соединения. Происходит разрыв нормальных экологических связей между океаном и реками в связи со строительством плотин на реках.
Из всех европейских рек Рейн - самая загрязненная. В верхнем ее течении в 1 см содержится от 30 до 100 микробов при впадении в Боденское озеро 2000 в см3, а в низовьях 100-200 тыс. в 1 см3. Минеральные соли, не устраненные очистными сооружениями, достигают в нижнем течении 30 тыс. тонн в сутки. Нефтяные продукты составляют 11 тыс. литров.
Продолжающийся рост численности населения (в 1850 г. на Земле - 1 млрд. людей; в 1930 г. - 2 млрд.; в 1960 г. - 3 млрд.; в 1986 г. - 5 млрд.; к 2000 г. ожидается 6,2-6,4 млрд. человек) при снижении плодородия земель может вызвать продовольственный кризис. По опубликованным данным 2/3 населения земного шара не получают доброкачественного питания, половина человечества ведет полуголодный или голодный образ жизни. Ежегодно в мире от голода умирают 10-30 тыс. человек. Среди обеспеченных питанием часть населения страдает от переедания и ожирения. Ожирение не всегда является следствием приема пищи в завышенных и биологически неоправданных нормах, а может быть результатом несбалансированного питания, что характерно для той группы населения, которая по тем или иным причинам лишена доброкачественной и разнообразной пищи.
Для выживания человечество должно стремиться к использованию более рациональных методов получения пищевой продукции. Эксплуатация почвы приводит к быстрому снижению ее плодородия, а для искусственного его поддержания требуются большие затраты средств, которые не всегда возмещаются в форме урожая. Подсчитано, что в высокомеханизированном сельском хозяйстве энергетические затраты (количество топлива на 1 га обрабатываемой земли) существенно превышает энергию, заключенную в той пище, которая получена с той же площади. Кроме энергетических вложений (а запасы топлива в недрах Земли с каждым годом убывают!), необходимы материальные затраты на ирригационные сооружения, удобрения, на материалы, используемые в борьбе с сорняками и вредителями. Машинная обработка почвы нарушает ее структуру, внесение удобрений (калийных, фосфорных, азотистых и др.) предполагает их перемещение в огромных количествах из мест естественного "захоронения" на поля. Смыв минеральных удобрений в водоемы ухудшает качество воды и делает ее не пригодной не только для питья, но и для орошения. Биогенные и другие химические вещества приводят к гибели обитателей водных экосистем. Не оправданы надежды на ядохимикаты, используемые для борьбы с сорняками и вредителями агроценозов. Сотни видов насекомых устойчивы к традиционным пестицидам, но полезные животные гибнут от них, отравляются пищевые продукты, снижается их качество. Многие вредные вещества действуя совместно, усиливают свое токсическое влияние на пищевые цепи и вызывают заболевания у человека (рис. 436).
Рис. 436. Распределение нитратов в корнеплодах столовой свеклы и моркови.
Развитие человечества невозможно без сохранения здоровой и чистой природной среды. Поэтому необходимы мероприятия направленные на охрану окружающей среды. Важны мероприятия, направленные на улучшение структуры почвы, предупреждение эрозии, применение рациональной агротехники. В защите нуждаются отдельные виды животных и растений и целые экосистемы. Возникшее в результате длительной эволюции разнообразие живых организмов составляет одно из главнейших условий устойчивости биосферы во времени. Объединение экосистем путем сокращения численности особей или уменьшения числа видов нарушает их устойчивость и вызывает падение биогеохимической активности.
В 1948 г. был создан Международный союз охраны природы и природных ресурсов, который издает "красную книгу" редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных. Наиболее ценные природные экосистемы вошли в состав заповедников, национальных парков, заказников и охраняются государствами, на территории которых находятся.
Для предупреждения постепенного отравления биосферы необходимо вести борьбу против всех видов загрязнения. Необходимо осознание экологических последствий, которые ожидают людей в будущем, если не будет изменен стиль жизни и уровень экологического мышления, если не будет реализован закон "самоконтроля и саморегуляции". Для решения стоящих перед человечеством проблем необходимы объединения усилий всего человечества.