Антропогенное воздействие на биосферу. 2

Введение

1. Человечество и окружающая  среда

1.1. Антропогенные воздействия  на биосферу

1.2. Особенности антропогенных  систем

2. Продуктивность экосистем

3. Разрушение экосистем

Заключение

Введение

При современном состоянии  технической вооруженности человечества, уровне развития производственных отношений и производительных сил в мировом сообществе, росте численности населения Земли, нарастающей урбанизации, распространении стереотипа общества потребления – масштабы изъятия природных ресурсов, степень воздействия и загрязнения окружающего мира стали опасны для самого человечества. Происходит изменение исторически сложившейся среды обитания, к которой за долгие годы эволюции человек генетически адаптирован. Вполне реальной и весьма близкой перспективой становится исчерпание ряда естественных природных ресурсов Земли, определяющих устойчивое функционирование биосферы как глобальной экосистемы, а сама биосфера все более теряет способность к ассимиляции отходов производственно- хозяйственной и социокультурной деятельности.

В настоящее время  антропогенная нагрузка на биосферу проявилась исключительно в негативном виде, именно в экологическом кризисе, выражающемся в итоге от совместного  действия «перенаселения» планеты (более 6 млрд.чел., из которых более 4 млрд. чел. живут в развивающихся странах и отнюдь не в полном комфорте) и «перепотребления» продукции биоты особенно в постиндустриальных и индустриальных странах, в увеличении антропогенного пресса, уменьшении биоразнообразия и других потерях биосферы.

Современное состояние естественных наук во многом определяется насущностью проблем, которые возникают по мере развития человеческого общества. Главнейшей макросилой, диктующей состояние общественного развития, является рост численности человечества. По данным В.В. Клименко и А.В. Клименко население Земли с 1800 по 2100г. Увеличится более чем в 10 раз (см.табл.1).

Таблица 1.

Темпы роста населения мира таковы, что при росте 1% через 330 лет население будет в 1000 раз больше, т.е. более 6 трлн. Человек, а при росте 2% эта цифра будет достигнута через 150 лет.

Даже не рассматривая глубоко проблематику обеспечения продуктами питания  такого колоссального числа людей, не говоря уже о других живых организмах, только технологическая составляющая деятельности человечества может привести к катастрофическому состоянию окружающей среды с последующим вымиранием большей части человеческой популяции.

Как видно из приведенного, важнейшую роль в формировании глобального экологического кризиса играет социально-технологическая составляющая развития современного общества и биосферы, его обеспечивающей.

Само понятие глобального экологического кризиса не является для Земли  чем-то исключительно новым. Первый состоялся в прерифейское время (около 1,8млрд лет тому развиваться эукариоты, способные дышать кислородом и генетически мутировать. Второй доказанный кризис был приурочен к завершению мезолита, когда в результате резкого потепления в межледниковье и исчерпания мамонтовой фауны и крупных копытных как главного источника пищи человека необходимо было найти выход, и он был найден в переходе к природопокорительству – земледелию, оседлости, пастбищному скотоводству. Кризис этот квазиглобальный, так как он разразился только относительно человеческой популяции, хотя его последствия во многом заложили предпосылку к современному назад), когда на смену архебактериям и эубактериям в сфере жизни по- явились автотрофные цианобактерии. В результате этого кризиса атмосфера превратилась из восстановительной в окислительную, а на Земле стали экологическому кризису. Сама же предпосылка выразилась в счастливом спасении человека.

Последствиями выхода из экологических  кризисов на Земле были либо биологические потери (гибель архебактерий), либо изменения в идеологии взаимодействия человека с окружающим миром. Проведенное мировым сообществом теоретико-практическое изучение ситуации показало, что глобальное, тотальное, распространение модели развития, реализующейся в ведущих постиндустриальных странах, неминуемо приведет к фатальной деградации вплоть до уничтожения биосферы. В качестве альтернативы была выдвинута концепция устойчивого развития цивилизации, которая исходит из учета взаимосвязи социально-экономического развития и исторически эволюционно сложившихся экологических систем. Основные положения концепции устойчивого развития изложены в документах, принятых на Всемирном экологическом форуме в Рио-де-Жанейро в 1992г. Тогда первые лица более чем 190 стран мира приняли «Повестку дня на XXI век», в которой изложены основные идеи противодействия развивающемуся экологическому кризису. К этому общецивилизационному пути развития присоединилась и Россия, о чем свидетельствует Указ Президента РФ №440 от 01.04.96г. «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» и соответствующее постановление правительства России. Такой подход связан по существу с реализацией стратегии биосферосовместимости человеческой деятельности, при которой социально-экономический прогресс выполнял бы природосберегающие функции.

Рассмотрение такого подхода к  поддержанию гомеостаза Земли не может обойти вниманием важнейшего из природопокорительских факторов, а именно строительства. Строительство  сопутствует человеку с самых  ранних времен его существования, с первого гнезда из ветвей в кронах деревьев, с первого камня, закрывающего вход в пещеру. Более поздние мезолитические и особенно неолитические постройки из бивней и костей мамонтов и крупных копытны мегаполисов. Строительство и агрокультура – главнейшие природоборческие силы, это благо в создании высокого качества жизни, в комфорте, в накоплении запасов пищи, но в то же время это все мощнейший пресс на биоту. Это фактор, изымающий из биосферы значительные не только абиотические, но и биотические ресурсы.

Постепенно, но неуклонно большинство  человечества переселилось в города, «построило» новые реки и моря и все было вполне устойчиво, пока не сравнялось по силе воздействий и последствиями этого с главнейшими экзогенными геологическими процессами и не стало влиять на стабильность протекания атмосферных и гидросферных процессов. На границе эпох камня и металла строительство было полностью совместимо со средой, любое сооружение гармонировало с окружающей природой по архитектуре, конструкциям и материалам. Недаром брошенные города быстро исчезали, растворялись в окружающей среде и становились впоследствии предметом археологических поисков. Практически до эпохи промышленной революции строительство обладало способность самоликвидации своих результатов (сооружений), что очень схоже с процессами возвращения в исходное положение вещества в биогенных круговоротах. В качестве отходов сохранялись в виде археологических находок предметы и изделия, отличные в своем материале от природных аналогов. В это время строительство носило поддерживающий характер.

Любое строительство, а  современное тем более, должно быть надежным и безопасным для человека, но для природы это редко достижимо: невозможность устранения последствий  строительства, его абсолютная устойчивость требуют от природы значительных затрат на адаптации, некоторые из них затрагивают многие составляющие биоты и далеко не безвредны для человека. Никакое строительство как результат техногенеза не может быть эссенциальным по определению, но его негативные последствия могут быть значительно снижены. Идеалом современного строителя и архитектора является создание сооружения, адекватного природной среде, т.е. существующего внутри биогенных циклов абсолютно адекватно им, иными словами, экологично.

В России, которая является высоко урбанизированной страной, для социаль-ноэкономического развития и обеспечения экологической безопасности населения вопросы экологизации строительства города и его эксплуатации имеют исключительно важное значение. Главным механизмом экологизации строительства является непрерывное экологическое планирование. Первоочередной задачей планирования, изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации является обеспечение экологической совместимости сооружений, городов и промышленных предприятий с окружающей средой. Это обусловливает биосферосовместимость строительно-хозяйственной деятельности и создает с помощью инженерно-строительных и технологических средств изначальные условия для последующего формирования комфортной и экологической среды обитания. Снижение негативных проявлений строительства и строительного давления на окружающую среду могут способствовать замедлению развивающихся кризисных явлений.

1. Человечество  и окружающая среда

1.1. Антропогенные воздействия на биосферу

Антропогенные экологические факторы – факторы, связанные с влиянием человека на окружающую природную среду.

Человек с самого начала своего существования оказывал влияние  на при-роду. На первых этапах человек  взаимодействовал с природной средой как обычный биологический вид, как животное и в целом входил в состав экосистемы как ее основной элемент. Уже в первобытном обществе экологическое равновесие поддерживалось стихийным путем при кочевании сообществ людей после исчерпания растительных и животных ресурсов на месте прежнего обитания, либо удалением местопроживания людей друг от друга на расстоянии, достаточное для устойчивого функционирования экологических систем. Свой негативный вклад в это устойчивое функционирование вносили болезни, низкая продолжительность жизни, небольшая численность людей.

Этот период зарождения взаимодействий человека и природы  можно отнести к стихийному. Человек  в основном использовал окружающие его ресурсы и практически  не влиял ни на их количество, ни на их качество и не мог оказать какого-либо ощутимого воздействия на природу как в силу своей малочисленности, так и наличия какого-либо значимого средства влияния на компоненты среды.

Зачастую не было гармонии человека и природы и различие между сообществами людей по степени  их развития сказывалось, лишь в степени воздействия на среду. Первобытные охотники и собиратели не только приспосабливались к природе и пользовались ее «дарами» в готовом виде, но иногда постигали некоторые закономерности, создавая, например, первые антропогенные ландшафты путем «земледелия с горящей головней». Таким способом пользовались аборигены Тасмании и Австралии, выжигавшие леса с целью повышения «удачливости» в охоте, но это в конце концов существенно изменило растительный покров, климат и вызвало активную почвенную эрозию, способствовав опустыниванию.

Сформировавшись, человеческое общество прошло следующие этапы  взаимодействия с природой :

- переход к производству  и применению орудий труда  как первому звену взаимоотношений  людей и природы;

- переход к искусственному производству энергии, расширившему возможности в преобразовании природы;

- промышленная и научно-техническая  революция;

- искусственное воспроизводство  и сохранение окружающей среды – протоносфера.

В конце второго тысячелетия  рост численности населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватили уже более 20% территории суши. Объем перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в настоящее время на порядок выше вовлеченного в естественные рельефообразующие процессы. Расход кислорода в промышленности и на транспорте составляет в масштабах всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наше время антропогенное воздействие становится направляющей силой эволюции экосистем (см. табл.2)

По А.Н.Тетиору, к антропогенным  воздействиям относят все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. Антропогенные воздействия подразделяют на: - загрязнения – внесение в среду не характерных для нее новых физических, химических или  
х были предвестниками нынешних биологических агентов (элементов, соединений, веществ, объектов) или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов; иногда считают, что загрязнение – это изъятие элементов из экосистем;

- технические преобразования  и разрушения природных систем  и ландшафтов – в процессе добычи природных ресурсов, при сельскохозяйственных работах, строительстве и т.д.;

- исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух, биологические компоненты экосистем);

- глобальные климатические  воздействия (изменения климата в связи с хозяйственной деятельностью человека);

- эстетические нарушения (изменение природных форм, неблагоприятные для визуального и иного восприятия; разрушение историко-культурных ценностей и т.д.). Таблица 2.

Таблица 2

Динамика показателей  состояния окружающей среды

В результате человек воздействует на биосферу и изменяет состав, круговорот и баланс веществ; тепловой баланс приповерхностной части Земли; структуру земной поверхности (при сельскохозяйственных работах, перемещении вскрытых пород; проходке карьеров, в результате застройки городов, при дорожном строительстве; при сооружении искусственных водоемов – каналов, водохранилищ, мелиорации и т.д.); истребляя, а также перемещая в новые места обитания ряд видов животных и сорта растений (табл.3).

В условиях антропогенных  нагрузок для устойчивого функционирования экосистем человек должен сам  играть роль компенсаторного регулятора, озеленяя землю в местах вырубленных лесов, очищая воду, воздух и т.д.

Таблица 3.

Главные загрязнители биосферы

Загрязнения. По Р.Парсону, загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника, последствий и мер контроля на сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекции; вещества, представляющие питательную ценность для растений; минералы и неорганические кислоты и соли; твердые стоки; радиоактивные вещества и т.д. (табл.4).

Таблица 4.

Следует заметить, что  принципиально загрязнения могут быть и естественными, возникающими в результате мощных природных процессов – извержение вулканов с огромными по массе выбросами пыли, пепла, газов, пара и т.д.; лесные и степные пожары; наводнения; пылевые и песчаные бури и т.п.

Необходимо остановиться на таком важном понятии как загрязнитель, которое широко используется в современной экологической и природной литературе. Под ним понимается любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (главным образом микроорганизмы), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, выходящем за рамки обычного, и вызывающий загрязнение среды. Выделяют естественные (природные), антропогенные, а также первичные (непосредственно из источника) загрязнения и вторичные (в ходе разложения первичных или химических реакций с ними). Еще различают стойкие (неразлагающиеся) загрязнители, которые аккумулируются в трофических цепях.

Поступление различных  загрязнителей в природную среду  может иметь ряд нежелательных  последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных), нарушение устойчивости природных биогеоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений и пр.); вред для здоровья человека и т.д. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а токсичные соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.

Если до 40-х годов  ХХ века еще доминировали натуральные продукты (хлопок, шелк, шерсть, мыло, каучук, пища, свободная от добавок, и т.п.), то в настоящее время в промышленно развитых странах они заменены синтетическими, которые трудно (или не полностью) разлагаются и загрязняют среду. Это прежде всего синтетические волокна, моющие средства (детергенты, отбеливатели), пища с добавками, минеральные удобрения, синтетический каучук и др.(Т.Миллер, 1993г.).

Особенно много загрязнителей, поступающих в окружающую среду, образуется при получении энергии в результате сжигания ископаемого топлива. Человек, высвобождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе. Отходы производства и загрязнители атмосферы (оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и др.) нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.). Большое количество загрязнителей поступает в атмосферу от различных отраслей промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т никеля, кобальта, ртути. Так, Норильский горно-металлургический комбинат ежегодно выбрасывает в атмосферу только сернистых соединений до 2200 тыс.т, что приводит к гибели значительного числа растительных сообществ, создавая значительную угрозу здоровью и жизни многих других живых организмов. В радиусе до 120 км от комбината отсутствует естественное возобновление деревьев, а ежегодный прирост и первичная биологическая продуктивность минимальны.

Загрязнители воды –  это все химические вещества, так  или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или  же вредной для гидробионтов. Среди  загрязнителей водной среды выделяют: легко поддающиеся разложению органические вещества (бытовые стоки); трудно или совсем неподдающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, ниобия и др.). Разнообразие загрязнителей, поступающих из различных отраслей промышленности, показано в табл.5.

Таблица 5.

Преобладающие загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

Примерно столько же загрязнителей  окружающей среды образуется в сельском хозяйстве. Особую опасность создает применение фосфорорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие токсины, вызывающие массовую гибель птиц.

Все загрязнения подразделяются на четыре основные группы: физическое, химическое, биологическое и эстетическое.

Физическое  загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется, например, в деградации вечной мерзлоты, со связанными с зонами распространения вечномерзлых пород мерзлотными процессами и явлениями (термокарст, солифлюкция, наледи и др.); даже в изменении структурных особенностей некоторых грунтов при высоких температурах (под металлургическими печами, кирпичными заводами и т.п.) и условии жизни людей. Изменение теплового режима в сезонных колебаниях температуры в районе г.Красноярска за счет выпусков воды из водохранилища Красноярской ГЭС выразилось в снижении температуры в р.Енисей летом и ее повышении зимой относительно температуры окружающего воздуха. Это, кстати, как показывают некоторые данные, сказалось на количестве острых респираторно-вирусных заболеваний у жителей г.Красноярска.

Источниками теплового загрязнения  в городе служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160ºС), теплотрассы (50-150ºС), сборные коллекторы и коммуникации (35-45ºС) и т.д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии.

Химическое  загрязнение – увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, которые ей не присущи, или в концентрациях, превышающих обычную норму. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека в связи с тем, что он поставляет в природную среду различные токсины (аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, пластмассы и другие химические вещества и соединения). По некоторым данным, в настоящее время в окружающей среде содержится от7 до 8,6 млн химических веществ, при чем их перечень ежегодно пополняется еще примерно на 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны те, которые включены в известный «список ЮНЕСКО», а это почти 200 наименований: бензол, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), асбест, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), разнообразные красители и пищевые добавки. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), мире около 600 млн. человек подвергается воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. человек, т.е. каждый шестой житель Земли, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.

Биологическое загрязнение – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства, а также в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду те промышленные производства, которые изготовляют антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т.п., т.е. предприятия микробиологической промышленности, при промышленном биосинтезе и существующих технологиях, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению относят преднамеренную или случайную интродукцию или чрезмерную экспансию живых организмов – это, к примеру, известные переселния кроликов и овец в Австралию, пресноводной рыбы – ратана в водоемы Центральной России. Кроме того, в городах наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синатропных животных: крыс, голубей, ворон, насекомых и др.

Эстетическое  загрязнение, связанное с деятельностью человека преднамеренное или случайное изменение визуальных доминант природных или антропогенных ландшафтов. В отдельных случаях возможно возникновение данного вида загрязнений вследствие естественных причин. Этими причинами служат природные катастрофы: землетрясения, цунами, сели, лавины, оползни, обвалы, наводнения, смерчи, тайфуны и торнадо. Указанные чрезвычайные ситуации могут быть весьма масштабными и приводят к значительным изменениям даже в рельефе местности: при землетрясениях в результате обвалов возникают озера, а на месте гор возникают плоские равнины и т.п. Но в данном случае даже при масштабных изменениях в среде в целом экосистемы значительных объемов остаются способными к самовосстановлению, и хотя оно может длиться достаточно долго, но природа «раны залечивает весьма умело».

Эстетические загрязнения техногенного происхождения практически всегда связаны со строительной (градостроительной и гидротехнической) деятельностью, горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и т.п. Практически всегда, во всяком случае до последнего времени, эти действия создают сооружения или изменяют природные ландшафты в значительных масштабах и главное «неадекватные» сложившимся визуальным образом. Изменения визуальных доминант негативно влияют на параметры, определяющие качество жизни человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства и другие изменения в здоровье людей.

А.Н.Тетиор подчеркивает, что из всех антропогенных воздействий именно загрязнения – фактор, наиболее существенно разрушающий природу, приводящий как к необратимому изменению отдельных экосистем и биосферы в целом, так и к потере материальных ценностей (сельхозпродуктов и др.), энергии, труда, затраченного человеком. Однако большой вред наносится и техническими преобразованиями, и разрушением природных систем в процессе градостроительства, дорожного, гидротехнического, энергетического и других видов строительства, при добыче полезных ископаемых и т.д. Например, застройка и асфальтирование больших территорий в городах выводит из естественного оборота определенную часть земной поверхности, но одновременно существенно изменяет гидрогеологический режим, процессы испарения влаги и т. п., что в целом прерывает сложившиеся связи в системах биосферы.