Экстремальное воздействие на биосферу

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ВолгГТУ)

Семестровая работа по Экологии на тему:

«Экстремальное воздействие на биосферу».

 Выполнил:

                                                                   студент гр. ИВТ-463

Сатурьянц Е.А.

Проверила:

доцент

Даниленко Т.И.

Волгоград,  2013г.

Содержание

Введение 3

1. Экстремальные  воздействия на биосферу 4

2. Классификация  воздействий 5

2.1 Природные  воздействия 5

2.1.1 Землетрясения 6

2.1.2 Цунами 8

2.1.3 Вулканические  извержения 9

2.1.4 Наводнения 11

2.1.5 Засухи 12

2.2 Антропогенные  воздействия 14

2.2.1 Военные  действия и оружие массового  уничтожения 14

2.2.2 Техногенные  катастрофы 18

Введение.

Экстремальные воздействия на биосферу стали играть заметную роль в развитии биогеохимических процессов во второй половине XX в. В  определенной мере это было связано  с испытаниями ядерного, химического  и бактериологического оружия. Вероятность  крупномасштабных стихийных бедствий также увеличивается по мере снижения устойчивости биосферы и возможного изменения климата.

С развитием общества, расширением  производств, освоением под хозяйственную  деятельность новых территорий вопросы  регулирования антропогенных воздействий  и прогнозирования воздействий  природных приобретают особое значение — без их учета невозможно дальнейшее развитие и планирования хозяйственной  деятельности.

Экстремальные воздействия, без всякого сомнения, угрожают биосфере планеты в целом. Они не только ведут к разрушению инфраструктуры человеческой деятельности, но и способны привести к гибели всего человечества.

Ликвидация  последствий экстремальных воздействий, рекреации подвергнувшихся воздействию  территорий — вопрос насущный, однако, не меньшее внимание необходимо уделять  и предотвращению возникновения  подобных ситуаций в будущем.

В данной работе рассмотрены и классифицированы некоторые виды экстремальных воздействий  на биосферу, имеющие как природное, так и антропогенное происхождение, приведены основные поражающие факторы  воздействий, указаны наиболее ярко иллюстрирующие ситуацию исторические примеры аварий и катастроф.

Экстремальные воздействия  на биосферу.

Под экстремальным воздействием на биосферу обычно понимают воздействие такой  величины и продолжительности, которое  способствует быстрому изменению состояния  биосферы в рамках определенной территории (вплоть до полного ее уничтожения), а также служащее причиной далеко идущих последствий — таких, как  массивное загрязнение территории, сукцессия, обеднение или полное уничтожение биологического разнообразия.

Экстремальные воздействия всегда носят разрушающий  характер. Выделяют следующие виды экстремальных воздействий:

• антропогенные, являющиеся результатом человеческой деятельности. К таким воздействиям относятся, например, технологические катастрофы, аварии, военные действия.
• природные, то есть, стихийные бедствия: наводнения, землетрясения. Подобные воздействия, помимо естественного происхождения, могут такие являться последствиями человеческой деятельности.

Территории, подвергшиеся воздействию стихийных  или военных действий, катастроф, аварий и потому угрожающие здоровью человека, состоянию естественных экологических  систем, генетическому фонду растений и животных в результате действия аварий, катастроф, военных действий или стихийных бедствий, объявляют  зонами чрезвычайной экологической  опасности. На таких территориях  ограничена или невозможна хозяйственная  деятельность человека, они непригодны для заселения и могут оставаться такими в течение продолжительного времени.

Ликвидация  зон экологической опасности  и последствий экстремального воздействия  — необходимая мера при подобном воздействии.

Классификация воздействий.

Природные воздействия.

Природные воздействия носят естественный характер, их возникновение может  быть не связано с человеческой деятельностью  даже косвенно. Подобные явления —  неотъемлемый спутник эволюционного  процесса Земли, они зависят от геологических, климатических и геоморфологических особенностей территории.

К стихийным бедствиям относят  явления природы, которые создают  катастрофические экологические ситуации и, как правило, сопровождаются огромными  людскими и материальными потерями.

Эндогенные  воздействия имеют геологическое  происхождение и в большинстве  своем связаны с тектонической  и литосферной природной активностью, внутренней энергией Земли. К таким  воздействиям относятся землетрясения  с сопутствующими им цунами и вулканические  извержения. Несмотря на то, что стихийные  бедствия не очень успешно прогнозируются в настоящее время, явления этой группы достаточно систематичны.

Экзогенные  явления обусловлены солнечной  энергией и действием гравитационных сил.

Землетрясения

Землетрясения — подземные толчки и колебания  поверхности Земли, вызванные естественными  причинами (главным образом тектоническими процессами), или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение  подземных полостей горных выработок) [2]. Небольшие толчки могут вызываться также подъёмом лавы при вулканических  извержениях [3].

Основная  опасность землетрясений заключается  не только в их разрушительности, но и во внезапности возникновения.

Наиболее  сейсмоопасными районами являются побережье  Тихого океана и пространство от Пиренейского полуострова до Малайского архипелага. Именно второй район характеризуется  наибольшей сейсмоактивностью и  разрушительной силой землетрясений  — на него приходится 75% человеческих жертв последних десятилетий [2].

Цунами

Несмотря  на то, что наиболее разрушительные последствия имеют те землетрясения, что произошли на суши, большая  часть землетрясений происходит на дне океана. Многие из них не имеют  негативных последствий, однако, некоторые  становятся причиной возникновения  цунами [1].

Цунами  — гравитационная волна большой  длины, распространяющаяся по водной поверхности  от района эпицентра землетрясения. В месте своего зарождения цунами волна имеет высоту не более 5 метров, однако, приближаясь к суше, может  становится более 20 метров в высоту. При этом, скорость распространения цунами достигает в ряде случаев 1000 км/ч [4].

Однако, основная причина огромной разрушающей силы цунами заключается вовсе не в высоких волнах, а в том, что при возникновении цунами в движение приходит вся толща воды от дна до поверхности (в то время как при даже сильнейших штормах затрагивается лишь поверхностный, сравнительно небольшой слой воды).

Вулканические извержения

Извержение  вулкана — процесс выброса  вулканом на земную поверхность раскалённых  обломков, пепла, излияние магмы, которая, попав на поверхность, становится лавой. Извержение вулкана может иметь  временной период от нескольких часов  до многих лет [1].

Извержения  относятся к геологическим чрезвычайным ситуациям.

Гигантские  выбросы, имеющие индекс 8, способны вызвать массивные изменения  климата на всей планете, вызвав так  называемую «вулканическую зиму»[5] —  похолодание климата из-за попадания  значительных масс пепла в воздух. Так, произошедшее 70 тысяч лет назад  извержение вулкана Тоба (о. Суматра, Индонезия), вызвало похолодание на следующие 1000 лет.

Наводнения

Наводнения  — временное затопление значительной части суши водой в результате подъема уровня в реке, озере, море или искусственном водоеме [1].

Огромное  дестабилизирующее влияние наводнений на экологическую обстановку сводится прежде всего к массовой гибели людей, а также животных, в частности, молоди рыбы, сельскохозяйственных культур. В результате затопления ухудшается мелиоративное состояние почв, увеличивается  их минерализация, суглинистые плодородные  почвы переходят в малопригодные  для сельскохозяйственного производства глеевые почвы [1].

Засухи

Засуха  — длительный (от нескольких недель до двух-трёх месяцев) период устойчивой погоды с высокими (для данной местности) температурами воздуха и малым  количеством осадков (дождя), в результате чего снижаются влагозапасы почвы и возникает угнетение и гибель культурных растений [1].

Засуха  опасна, в первую очередь, для растений [7]:

1. поступление воды в растения через корневые системы затрудняется;
2. расход влаги на транспирацию начинает превосходить её приток из почвы;
3. водонасыщенность тканей падает;
4. нормальные условия фотосинтеза и углеродного питания нарушаются.

В результате останавливаются рост и  развитие растений.

Помимо непосредственного урона  урожаю, засуха опасна тем, что становится причиной пожаров. В период с 2009 по 2012 гг. Москва в летний период задымляется  из-за торфяных пожаров на прилежащих территориях.

Засухи — обычное явление в субтропическом поясе и в субэкваториальном поясе, где дожди бывают только во влажный сезон. Понятие засухи неприменимо к регионам с крайне малым количеством осадков, где земледелие возможно только при искусственном орошении (например, пустыни Сахара, Гоби и другие).

Засуха 2010 года в России названа сильнейшей за последние 50 лет — погибло 14 млн. гектаров а посевов, а финансовый ущерб составил 41,8 млрд. рублей [8].

Антропогенные воздействия

Самым мощным разрушительным фактором из всех видов воздействия человека на окружающую среду считаются военные действия.

Крупные техногенные аварии и катастрофы также оказывают пагубное влияние  на большое число природных экосистем, вызывают необратимые изменения  окружающей среды, нередко сопровождаются значительными людскими и материальными  потерями. Без всякого преувеличения  можно отметить, что они серьезно нарушают экологическую безопасность государства.

Военные действия и оружие массового уничтожения

Любые военные действия, продолжающиеся достаточно долгое время, наносят урон окружающей природной среды. Однако, урон может быть нанесен и в случае кратковременного воздействия — при использовании оружия массового поражения. Такие ситуации носят название экоцида (биоцида, экологической войны) и включают в себя весь спектр воздействий на природу и окружающую среду в военных целях.

Под оружием массового поражения  понимается вооружение и методики ведения боя при которых за кратковременный период воздействия на территории применения возникает состояние экологической катастрофы, наносится невосполнимый урон природной среде, живым организмам, экосистеме в целом. Применения оружия массового поражения влечет за собой значительные негативные последствия: заражение (радиоактивное, химическое, биологическое) территорий, полное уничтожение экосистемы, разрушение инфраструктуры [1].

Ядерное оружие — совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления [9];  ядерный боеприпас — оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер.

Подобно тому, как при извержениях вулканов присутствует опасность возникновения  «вулканической зимы», при массовом использовании ядерного оружия в  военных целях велика вероятность  возникновения «ядерной зимы», имеющей  значительно более губительные  последствия. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу большого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве 30—40 % накопленных в мире ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической — примерно на 20 градусов в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей [9].

Химическое  оружие — оружие массового поражения, действие которого основано на токсических свойствах отравляющих веществ, и средства их применения: снаряды, ракеты, мины, авиационные бомбы, выливные авиационные приборы. ракеты, мины, снаряды, бомбы или распыление с самолетов. Химические отравляющие вещества способны внедряться и передвигаться по трофическим цепям, представляя высокую токсичную опасность для жизнедеятельности организмов [1].

Термин  «экоцид» (экологическая война) впервые  был использован  
А. Гальфсоном именно для описания ситуаций использования химического оружия в Индокитае.

Биологическое (бактериологическое) оружие — это патогенные микроорганизмы или их споры, вирусы, бактериальные токсины, заражённые животные, а также средства их доставки, предназначенные для массового поражения живой силы, животных, посевов сельскохозяйственных культур, а также порчи некоторых видов военных материалов и снаряжения.

Поражающее  действие биологического оружия основано в первую очередь на использовании  болезнетворных свойств патогенных микроорганизмов и токсичных  продуктов их жизнедеятельности.

При поражении бактериальными или вирусными  средствами заболевание наступает  не сразу, почти всегда имеется скрытый (инкубационный) период, в течение  которого заболевание не проявляет  себя внешними признаками, а поражённый не теряет боеспособности. Некоторые  заболевания (чума, холера, оспа) способны передаваться от больного человека здоровому и, быстро распространяясь, вызывать эпидемии. Установить факт применения бактериальных средств и определить вид возбудителя достаточно трудно, поскольку ни микробы, ни токсины не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, а эффект их действия может проявиться через большой промежуток времени. Обнаружение бактерий и вирусов возможно только путём проведения специальных лабораторных исследований, на что требуется значительное время, что затрудняет своевременное проведение мероприятий по предупреждению эпидемических заболеваний [1] [9].

Техногенные катастрофы

Техногенная экологическая катастрофа — это  авария технического устройства, приведшая  к весьма неблагоприятным изменениям в окружающей среде и, как правило, массовой гибели живых организмов и  экономическому ущербу.

Одной из особенностей техногенной катастрофы является её случайность. Техногенные  катастрофы обычно имеют локальный  характер и противопоставляются  природным катастрофам. Однако, подобно  природным, техногенные катастрофы могут вызвать панику, транспортный коллапс, а также привести к подъему или потере авторитета власти, а их экологические последствия их могут распространяться на весьма значительные расстояния [1].

Из  всех видов катастроф наиболее опасными в настоящее время считаются  радиационные, к которым относятся  аварии на АЭС, ядерных установках исследовательских  институтов, установках по переработке  ядерных отходов [11].

К наиболее опасным технологическим  катастрофам относят также аварии на предприятиях химического комплекса, транспортные (в основном — морского транспорта) аварии и аварии на нефтепроводах [1] [10] [11].

Химическая  авария —  авария на химически опасном  объекте, сопровождающаяся проливом или  выбросом опасных химических веществ.  
Аварии на химических объектах представляют опасность, в первую очередь, из-за последующего заражения отравляющими веществами всего приземного слоя атмосферы, водных источников, почвы. Химическое заражение — распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, животных и растений в течение определенного времени [12].

При высоких концентрациях отравляющих  веществ наблюдается массовое поражение людей и животных.

Из  всего множества транспортных аварий наибольший урон окружающей природной  среде наносят разливы нефти  — как из транспортных судов-танкеров, так и из нефтепроводов, на нефтедобывающих  платформах и буровых установках и вышках.

Экологические последствия разливов нефти носят  трудно учитываемый характер, поскольку  нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и  накапливается в биомассе [1].

Нефть является продуктом длительного  распада и очень быстро покрывает  поверхность вод плотным слоем  нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света.

Во  время катастроф не происходит одномоментной  массовой гибели рыб, пресмыкающихся, животных и растений. Однако в средне- и долгосрочной перспективе влияние  разливов нефти крайне негативно. Разлив тяжелее всего бьет по организмам, обитающим в прибрежной зоне, особенно обитающим на дне или на поверхности [13]. Так, разливы нефти ведут к  смерти многочисленных видов водоплавающих  птиц и млекопитающих, влияют на рыбу, ее молодь и икру.

Влияние разливов нефти на беспозвоночные организмы  может длиться от недели до 10 лет. Это зависит от вида нефти, обстоятельств, при которых произошел разлив и его влияния на организмы. Беспозвоночные чаще всего гибнут в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще  воды. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в больших объемах воды возвращаются к прежнему состоянию быстрее, чем  те, которые находятся в небольших  объемах воды [13].

Заключение

Человечество  уже давно пришло к пониманию, что дальнейшее развитие технического прогресса невозможно без оценки влияния новых технологий на экологическую  ситуацию.

В настоящее время, с осознанием сложившейся  экологической обстановки, людьми прилагаются  значительные усилия для сохранения и восстановления природной среды  и биосферы в целом. Поставленные задачи невозможно решить на локальном  уровне — в сложившейся ситуации необходимо задействование усилий человечества в целом, на международном уровне.

Понятно, что существует тесная взаимосвязь  между стихийными бедствиями и техногенными катастрофами. В связи с увеличением  концентрации промышленных предприятий  и ростом численности городского населения такие стихийные бедствия, как землетрясения, наводнения, ураганы, все чаще сопровождаются массовыми  пожарами, взрывами, выбросами газов  и другими техногенными авариями — подобная тенденция замечена, но не всегда учитывается в настоящее  время при планировании будущей  хозяйственной деятельности.

Сотрудничество  в вопросах ликвидации последствий  экстремальных воздействий, разработка подходов к их предотвращению, выработка  новых методов учета, анализа  и прогнозирования природных  катастроф, рациональное природопользование и планирование человеческой деятельности с учетом факторов природной среды  — вот приоритетные направления  для современной экологической  науки.

Список литературы

1. Коробкин В. И. Экология / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – Ростов н/Д : Феникс, 2007. — 602 с.
2. Землетрясения — Горная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mining-enc.ru/z/zemletryaseniya/
3. Землетрясения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikisource.org/wiki/ЭСБЕ/Землетрясения
4. Цунами [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://katastroffi.narod.ru/tsunami.html
5. Извержение вулкана [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Извержение_вулкана
6. Засуха [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Засуха
7. Самая страшная засуха в России за 50 лет [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://inosmi.ru/politic/20100804/161848204.html
8. Оружие массового поражения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://himvoiska.narod.ru/mwd.html
9. Техногенная катастрофа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Техногенная_катастрофа
10. Техногенные катастрофы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://chronicl.chat.ru/tehnogen.htm
11. Химические аварии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RVoso,lxqol!gigwoo
12. Экологические последствия разливов нефти [Электронный ресурс]. –  Режим доступа: http://eco.ria.ru/documents/20090605/173349317.html