Биогеохимический круговорот азота и последствия воздействия на него антропогенной деятельности

13. Биогеохимический  круговорот азота  и последствия  воздействия  на него антропогенной  деятельности.

Понятие биогеохимии. История развития

Биогеохимия как наука возникает в 20-х гг. XXв. на стыке биологии, химии и геологии, сконцентрировав исходно внимание на роли живого вещества в миграции химических элементов.

Первые истоки биогеохимии уже можно найти в работах известных биологов, химиков и геологов XVIII – XIX вв. Например, французский химик А. Лавузье (1743 – 1794), изучавшего реакции обмена окисла углерода и кислорода в растениях и доказавшего, что углерод как важнейший элемент органического вещества, поглощается растениями из воздуха и выделяется в атмосферу в процессе гниения и разложения органических соединений. Он заложил основы современной геохимии углерода в биосфере, показав универсальность обмена веществ между растениями, животными и средой обитания.

Концепция круговорота газов системы «живые организмы – атмосфера» была далее развита в работах французских химиков Ж.Дюма (1880 -1884),основателя органической химии, и Ж. Буссинго (1800 – 1884),одного из основателей агрохимии. В дальнейшем эти концепции развивались знаменитым немецким химиком Ю. Либихом (1802 – 1887),который показал, что поглощение химических элементов происходит не только из воздуха, но и из почвы, причем селективно. Он также открыл закон минимума питательных элементов, согласно которому продуктивность растений определяется тем из питательных элементов, которых находится в относительном минимуме в почвенном растворе.

На стыке XIX и XX вв. начала размываться видимая граница между такими науками как геология, химия и биология, и многие исследования стали выполнятся в пограничных областях, что привело к возникновению новых междисциплинарных наук. Характерным примером таких исследований является появление в России в 1880-х годах генетического почвоведения.

Основателем генетического почвоведения является российский ученый В.В. Докучаев(1846 – 1903). В его понимании генезис почвы представляет собой комбинацию многих почвообразующих факторов, таких как геологические породы, биологическая активность растений и животных, климатические условия, рельеф, грунтовые воды, физическое и химическое выветривание. В результате почва представляет единение двух разных компонентов, живой (биотической) и не живой (абиотической) и является биокосным телом.

В России основоположником биогеохимии стал В.И. Вернадский. Изучая происхождение минералов, он изучал миграцию химических элементов, формы химических минералов и их присутствие в различных породах. Базовым ядром научной концепции В.И. Вернадского, положенным в основу генетической минералогии, геохимии и, в дальнейшем, биогеохимии и науки о биосфере, была научная идея о тесном переплетении всех природных факторов в целом. В 1918 – 1919 гг. он организовал первые биогеохимические исследования в Крымском (Таврическом) университете. Идеи В.И.Вернадского о планетарной роли живого вещества были положены в основу геохимической теории формирования горючих ископаемых.

Биогеохимия тесно переплетена с другими науками о Земле, особенно изучающими состав геологических пород, минералов, природных вод и газов, а также с биологическими науками, исследующими взаимосвязи между организмами и средой обитания, например, экологией. При изучении экосистем основное внимание уделяется массообмену и миграции элементов в биологических пищевых цепях. Принципы биогеохимии нашли широкое применение и в микробиологии. Состав микроорганизмов и среды очень тесно взаимозависим. Биогеохимический подход используется для оценки воздействия бактерий на состав атмосферы, природных вод и почв, процессы миграции и глобальные биогеохимические циклы различных элементов.

В России (СССР) принципы биогеохимии интенсивно развивались в науках о почвах и ландшафтах. Практическое приложение биогеохимических идей и методов развивается в геологии, геохимической экологии и биотехнологии. Среди этих направлений наибольшее развитие получили:

а) применение биогеохимических методов при поиске полезных ископаемых;

б) количественная характеристика геохимических условий для оценки здоровья животных и человека;

в) применение биогеохимических стандартов для минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду.

Важным направлением в применении биогеохимических исследований является геохимическая экология, имеющая дело с изучением биогеохимических аномалий. В этих аномалиях наблюдается дефицитное или избыточное содержание жизненно важных элементов в пищевых цепях, приводящие к нарушениям здоровья животных и проживающего населения. Работами В.В. Ковальского показано ,что продуктивность скота коррелирует с содержанием в кормах бора, кобальта, меди, молибдена, селена и других элементов.

В наше время биогеохимия известна как очень продуктивная и высоко приоритетная научная дисциплина, объединяющая многие естественные науки, такие как биология, геология и химия, математика и физика, медицина, а также социальные науки (по сфере применения научных результатов и практическим выводам).

Биогеохимические циклы

Земная кора, поверхность континентов, океан и атмосфера исконне связанны геохимически между собой и с космосом. Но эта связь прямая и обратная еще более усилилась с появлением жизни в океане и особенно растений на суше.

Геохимические связи стали биогеохимическими, более сложными и разнообразными. Развитие и функционирование активного живого вещества, т.е. всей совокупности организмов, изменило океан, атмосферу, поверхность земной коры. Оформился почвенный покров суши и мелководий. Сложилась многокомпонентная открытая система – биосфера, т.е. планетная оболочка, охватывающая земную кору, организмы, почвенный покров, атмосферу и океан.(рис1)

Рис.1 Схема биогеохимической цикличности в биосфере.

Преобладающими химическими элементами как в биосфере, так и в любой слагающей ее экосистеме являются углерод, водород, кремний, кислород, азот, кальций, фосфор, железо и сера.

Происходит постоянный обмен элементов между живыми организмами и их отмирающими органическими остатками, между организмами и окружающей средой. Вследствие химических и биохимических реакций осуществляется циклическое перераспределение элементов между различными средами. Такое же перераспределение может быть вызвано физическими, биологическими и геологическими процессами. Эти превращения и называются биогеохимическими циклами, которые происходят в газовой (атмосфера), жидкой (вода суши и моря) и твердой (литосфера и педосфера) фазах. Выделяют также эндогенные (в литосфере или породах) и экзогенные (в месте обитания живых организмов) циклы. (картинку!)

В природе протекают как биологические циклы веществ, так и абиогенные циклы веществ. Биологические циклы обусловлены во всех звеньях, жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле (питание, пищевые связи, размножение, рост, передвижение, выделение метаболитов, смерть, разложение, минерализация). Абиогенные циклы сложились на планете намного раньше биогенных циклов. Они включают весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических, атмосферных процессов. В условиях развитой биосферы на протяжении последних нескольких сотен миллионов лет круговорот веществ в природе направляется уже в разном направлении, но обязательно совместным действием биологических, геохимических и геофизических факторов. Нормальные ненарушенные биогеохимические циклы носят «почти круговой», «почти замкнутый» характер. Степень повторяющегося воспроизводства циклов в природе очень велика и вероятно достигает 90 - 98%. Этим поддерживается известное постоянство и «равновесие» состава, количества и концентрации компонентов, вовлеченных в круговорот, а также генетическая и физиологическая приспособленность и «гармоничность» организмов и окружающей биосферы. Однако в аспекте геологического времени неполная замкнутость биогеохимических циклов приводит к миграции и дифференциации элементов и соединений в пространстве и различных средах и компонентах биосферы, к концентрированию или к рассеиванию тех или иных элементов. Таково, например, биогенное накопление азота и кислорода в атмосфере, биогенное и хемогенное накопление соединений углерода в земной коре (нефть, уголь, известняки) и постепенное уменьшение содержания СО2 в воздухе; накопление водорода и кислорода в виде масс воды в океане, вынос легкорастворимых солей из коры выветривания суши в океан и пустыни, концентрирование соединений железа, меди, никеля, в одних частях планеты и их рассеивание в других и т.д.

Биогеохимические циклы макроэлементов

Биогеохимическая история формирования состава атмосферы дает хороший пример воздействия живых организмов на окружающую среду. Современные данные показывают, что существующий состав атмосферной оболочки Земли представляет собой последнюю стадию долговременного процесса, в котором важнейшая роль принадлежала биогеохимической активности живой материи.

Масса атмосферы составляет около (5,14÷5,27)·1015т [Walker,1977; Войтович, 1986]. Основная часть газовой массы (около 80%) находится в тропосфере. Именно здесь, где сосредоточена основная масса водных паров и взвешенных частиц, происходит активное взаимодействие физических, химических и биогеохимических процессов.

В настоящее время 99,8% газовой массы представлено азотом, кислородом и аргоном. Содержание воды сильно варьирует и не может быть охарактеризовано одной средней величиной. Лишь содержание азота и кислорода почти неизменно, тогда как содержание других газов сильно изменяется как в пространстве, так и во времени. Фотохимические реакции и многие биологические процессы ответственны за содержание ряда газов, находящихся в атмосфере в следовых количествах. В малых количествах в атмосфере обнаруживаются и инертные газы. Хорошо известно, что многие важнейшие биосферные фотохимические реакции также протекают в тропосфере.

В большинстве случаев наблюдаемые концентрации тропосферных соединений поддерживаются вследствие жизнедеятельности живой материи, прежде всего, микробов. Природные биогеохимические циклы азота и серы управляются биотой; однако в настоящее время эти циклы нарушаются под воздействием антропогенной активности. В отличие от других основных атмосферных газов, многие соединения серы и азота реактивны, имеют короткое время существования, их содержание сильно варьирует как во времени, так и в пространстве. Окислительные реакции и вымывание с дождями контролируют удаление этих соединений из тропосферы. В настоящее время содержание почти всех следов соединений серы и азота в тропосфере возрастает как следствие антропогенной активности и загрязнения атмосферы в глобальном масштабе.

Наиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых, в основном, состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

Азот

Азот и его соединения играют в жизни биосферы такую же важную и незаменимую роль, как и углерод. Биофильность азота сравнима с биофильностью углерода.

Основным резервуаром азота в биосфере также является воздушная оболочка. Около 80% всех запасов азота сосредоточено в атмосфере планеты, что связано с направлением биогеохимических потоков соединений азота, образующихся при денитрификации. Основной формой, в которой содержится азот в атмосфере, является молекулярная – N2. В качестве несущественной примеси в атмосфере содержатся различные оксидные соединения азота NOx, а также аммиак NH3. Последний в условиях земной атмосферы наиболее неустойчив и легко окисляется. В то же время, величина окислительно-восстановительного потенциала в атмосфере недостаточна и для устойчивого существования оксидных форм азота, потому его свободная молекулярная форма и является основной.

Биогеохимический цикл азота хорошо изучен в различных экосистемах. Основные процессы цикла следующие:

• Фиксация – трансформация атмосферного N2 в органический N;

• Минерализация – превращение органического N в неорганический;

• Нитрификация – окисление NН4+ в нитрит NО2- и нитрат NО3-;

• Денитрификация – трансформация неорганического N в атмосферный N2О и N2;

• Ассимиляция – превращение неорганического N в органический.

Первичный азот в атмосфере, вероятно, появился в результате процессов дегазации верхней мантии и из вулканических выделений. Фотохимические реакции в высоких слоях атмосферы приводят к образованию соединений азота и заметному поступлению их на сушу и в океан с атмосферными осадками (3-8 кг/га аммонийного азота в год и 1,5-6 кг/га нитратного). Этот азот также включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в почвообразовательных процессах и в формировании биомассы растений.

Рис. 2 Круговорот азота.

В отличие от углерода, атмосферный азот не может напрямую использоваться высшими растениями. Поэтому ключевую роль в биологическом круговороте азота играют организмы-фиксаторы. Это микроорганизмы нескольких различных групп, обладающие способностью путём прямой фиксации непосредственно извлекать азот из атмосферы и, в конечном счёте, связывать его в почве. К ним относятся:

некоторые свободноживущие почвенные бактерии;

симбионтные клубеньковые бактерии (существующие в симбиозе с бобовыми);

цианобионты, которые также бывают симбионтами грибов, мхов, папоротников, а иногда и высших растений. В результате деятельности организмов – фиксаторов азота он связывается в почвах в нитритной форме (соединения на основе NH3).

Нитритные соединения азота способны мигрировать в водных растворах. При этом они окисляются и преобразуются в нитратные – соли азотной кислоты HNO3. В этой форме азотные соединения способны эффективно усваиваться высшими растениями и использоваться для синтеза белковых молекул на основе пептидных связей C-N. Далее, по трофическим цепям, азот попадает в организмы животных. В окружающую среду (в водные растворы и в почву) он возвращается в процессах выделительной деятельности животных или разложения органического вещества.

Возврат свободного азота в атмосферу, как и его извлечение, осуществляется в результате микробиологических процессов. Это звено круговорота функционирует благодаря деятельности почвенных бактерий-денитрификаторов, вновь переводящих азот в молекулярную форму.(Рис.4)

В литосфере, в составе осадочных отложений, связывается весьма небольшая часть азота. Причина этого в том, что минеральные соединения азота, в отличие от карбонатов, очень хорошо растворимы. Выпадение некоторой доли азота из биологического круговорота также компенсируется вулканическими процессами. Благодаря вулканической деятельности в атмосферу поступают различные газообразные соединения азота, который в условиях географической оболочки Земли неизбежно переходит в свободную молекулярную форму.

Огромное количество азота в связанном виде содержит биосфера: в органическом веществе почвенного покрова (1,5х1011 т), в биомассе растений (1,1х109 т), в биомассе животных (6,1х107 т). В больших количествах азот содержится и в некоторых биогенных ископаемых (селитры). В то же время наблюдается парадокс – при огромном содержании азота в атмосфере вследствие чрезвычайно высокой растворимости солей азотной кислоты и солей аммония, азота в почве мало и почти всегда недостаточно для питания растений. Поэтому потребность культурных растений в азотных удобрениях всегда высока. Поэтому ежегодно в почву вносится по разным оценкам от 30 до 35 млн. тонн азота в виде минеральных удобрений.

Антропогенное влияние на биогеохимические циклы

Возрастающая на протяжении ХХ в. Антропогенная активность привела к ускоренному поступлению загрязняющих веществ в биосферу. В наибольшей степени при этом была изменена ее биогеохимическая структура. Рассматривая современное состояние биогеохимических циклов, можно прийти к заключению, что во многих природных биогеохимических субрегионах и провинциях поступление поллютантов уже привело к перестройке биогеохимического круговорота элементов и формированию технобиогеохимических и агрогеохимических провинций как структурных единиц биосферы. Антропогенные изменения циклов питательных элементов происходят в большей степени в регионах с высокой плотностью населения и высокой интенсивностью сельскохозяйственного производства. В отдельных местах изменения природного локального или регионального биогеохимического цикла азота и фосфора еще незначительны, тогда как в других местах они громадны.

Например, наибольшее воздействие на глобальный биогеохимический цикл азота связано с применением минеральных азотных удобрений, ответственных примерно за половину антропогенных изменений в цикле азота. Другие антропогенные процессы также превращают атмосферный азот в биологически доступные формы. В целом за счет всех видов антропогенной деятельности, включая производство удобрений, сжигание органического топлива и выращивание бобовых культур, с 1960-х гг. произошло двух-трехкратное увеличение связывания азота, и эта величина продолжает постоянно возрастать. В середине 1990-х гг. глобальные размеры связывания азота составляли около 140·106 т/год, учитывая и природную несимбиотическую фиксацию на суше.

В последние 50-80 лет общая картина распределения и миграции фосфора в биосфере резко нарушена человеком. Эти нарушения слагаются из нескольких важнейших сторон экономической деятельности человек, таких как:

- мобилизация фосфора из агроруд и шлаков, производство и применение удобрений для сельского хозяйства;

- производство многочисленных препаратов, содержащих фосфор и использование их в быту, индустрии и земледелии;

- производство громадных количеств фосфорсодержащих ресурсов продовольствия и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения и больших городах;

- развитие рыбного и китобойного промыслов, добыча морских моллюсков, водорослей и потребление их на сущее, что влечет за собой перераспределение биогенных фосфатов с океана на сушу. Антропогенная деятельность оказывает огромное воздействие на глобальный круговорот всех питательных элементов и в особенности на транспорт в эстуарии и открытые воды океана. Цикл фосфора связан с его перемещением с суши в океан, что включает его перенос с эродированным материалом в рек, последующий транспорт во взвешенном состоянии и захоронение в донных осадках океана. Размер этого потока оценивается в 22·106 т/год при величине доиндустриальных потоков 8·106 т/год.

Круговорот серы, так же как азота и фосфора, может быть нарушен вмешательством человека. Виной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угля. Сернистый газ нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

Обобщающий вывод:

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И.Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов. По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа). Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные. Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

56. Загрязнение атмосферы. Основные источники и  вещества-загрязни-тели   атмосферного   воздуха.   Экологические   последствия        загрязнения   атмосферы.

Загрязнение атмосферы.

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изме­нения атмосферы Земли связаны главным образом с изме­нением концентрации второстепенных компонентов атмо­сферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмо­сферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лес­ные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетичес­кого комплекса, транспорт, различные машиностроитель­ные предприятия.

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмо­сферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практичес­ки постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения возду­ха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказыва­ется на состоянии природных экосистем, особенно на зеле­ном покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочув­ствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диок­сидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лес­ным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страда­ют от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достиг­ла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных мас­сивов .

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в про­мышленных городах, атмосфера которых содержит боль­шое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озоново­го слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарк­тидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощу­тимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддер­живать равновесие. Начинаются необратимые процессы, при­водящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Экологические последствия загрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового слоя;

3) выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.

Парниковый эффект

В настоящее время, наблюдаемое изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» — диоксида углерода (СО2), метана (СН4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), оксидов азота и др. (см. таблицу 9).

Таблица 9

Антропогенные загрязнители атмосферы и связанные с ними изменения (В.А. Вронский, 1996)

Примечание. (+) - усиление эффекта; (-) - снижение эффекта

Парниковые газы, и в первую очередь СО2, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой — почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т. условного топлива) — концентрация СО2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1—1,5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект» является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 градуса выше, чем в 1950—1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она будет на 1,3 °С больше, чем в 1950—1980 гг. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2—4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь, это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5—2,0 м к концу XXI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия. Повышение концентрации СО2 в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3—0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2010 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики — максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.

Нарушение озонового слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20—25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4—6% в зимнее время и на 3 % — в летнее. В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д. Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США— 30,85%, Япония — 12,42%, Великобритания — 8,62% и Россия — 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км2, Япония — 3 млн. км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродово) с низким потенциалом разрушения озонового слоя. Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соответствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли.

Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе — рН=2,3. Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха — виновников подкисления атмосферной влаги — SO2 и NO составляют ежегодно — более 255 млн. т. По данным Росгидромета, ежегодно на территории России выпадает не менее 4.22 млн.т серы, 4.0 млн.т. азота (нитратного и аммонийного) в виде кислотных соединений, содержащихся в атмосферных осадках. Как видно из рисунка 10, наибольшие нагрузки серы наблюдаются в густонаселенных и индустриальных регионах страны.

Рисунок 10. Среднегодовое выпадение сульфатов кг серы/кв. км (2006 г.) [по материалам сайта http://www.sci.aha.ru]

Высокие уровни выпадений серы (550-750 кг/кв. км в год) и суммы соединений азота (370-720 кг/кв. км в год) в виде больших по площади ареалов (несколько тыс. кв. км) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны. Исключением из этого правила является ситуация вокруг г. Норильска, след загрязнений от которого превышает по площади и мощности выпадения в зоне осаждения загрязнений в районе Москвы, на Урале.

На территории большинства субъектов Федерации выпадение серы и нитратного азота от собственных источников не превышает 25% от их суммарных выпадений. Вклад собственных источников по сере превышает этот порог в Мурманской (70%), Свердловской (64%), Челябинской (50%), Тульской и Рязанской (по 40%) областях и в Красноярском крае (43%).

В целом, на Европейской территории страны лишь 34% выпадений серы имеет российское происхождение. Из оставшейся части 39% поступает от европейских стран, а 27% из прочих источников. При этом наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды вносят Украина (367 тыс. тонн), Польша (86 тыс. т), Германия, Белоруссия и Эстония.

Особенно опасной ситуация представляется в зоне гумидного климата (от Рязанской области и севернее в Европейской части и всюду на Урале), так как эти регионы отличаются естественной повышенной кислотностью природных вод, которая благодаря этим выбросам еще более возрастает. В свою очередь, это ведет к падению продуктивности водоемов и росту заболеваемости зубов и кишечного тракта у людей.

На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса — вот печальные последствия индустриализации планеты». Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы — свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных экосистем.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

Обобщающий вывод:

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Только во второй половине XX века благодаря развитию экологии и распространению экологических знаний среди населения стало очевидным, что человечество является непременной частью биосферы, что покорение природы, бесконтрольное использование ее ресурсов и загрязнение окружающей среды – тупик в развитии цивилизации и в эволюции самого человека. Поэтому важнейшее условие развития человечества – бережное отношение к природе, всесторонняя забота о рациональном использовании и восстановлении ее ресурсов, сохранении благоприятной окружающей среды.

Однако многие не понимают тесной взаимосвязи между хозяйственной деятельностью людей и состоянием окружающей природной среды.

Широкое эколого-природоохранное просвещение должно помочь людям в усвоении таких экологических знаний и этических норм и ценностей, отношений и образа жизни, которые необходимы для устойчивого развития природы и общества. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает  новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

 
Список используемой литературы

1.                  Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. М.: Юнити, 2000.

2. Безуглая Э.Ю., Завадская Е.К. Влияние загрязнения атмосферы на здоровье населения. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. С. 171–199.

3. Гальперин М. В. Экология и основы природопользования. М.: Форум-Инфра-м, 2003.

4. Данилов-Данильян В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. М.: МНЭПУ, 1997.

5. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере. Справочное пособие / Ред. Э.Ю.Безуглая и М.Е.Берлянд. – Ленинград, Гидрометеоиздат, 1983.

6. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003.

7. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. М.: Финансы и статистика, 1999.

8. Уорк K., Уорнер С., Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М. 1980.

73. Меры   по  защите   животного   и   растительного   мира.    Красные книги.

Охрана животного мира

Охране подлежат все животные, если понимать эту проблему широко, включая и управление численностью. Потери любого биологического вида — крайне нежелательное явление для биосферы и в целом. Каждый вид обладает только ему присущими свойствами, и трудно предсказать, какие свойства любого вида и для каких целей окажутся полезными для человечества в будущем.

3.1. Охрана охотничьих животных

Охота во все времена подразумевала постоянное получение продукции, а не истребление дичи. Целью охоты всегда было благоразумное использование охотничьих богатств. Однако часто не хватало знаний для правильной эксплуатации их или социально-экономические условия приводили к нежелательным последствиям (например, хищническое истребление животных в погоне за наживой), и численность охотничьих видов падала.

Эксплуатацию охотничьих животных следует проводить по принципу расширенного воспроизводства. Достижения экологии доказывают, что рациональное использование охотничьих ресурсов не только не противоречит охране животного мира, но и способствует ей.

Каждая популяция животных имеет так называемый экологический резерв, т.е. возможен рост ее продуктивности в результате увеличения численности потомства и повышения его выживаемости. У различных экологических групп это осуществляется разными путями: изменением соотношения полов, времени наступления первого размножения, количества молоди в помете, числа пометов в год и т.д.

Биологически обоснованное изъятие особи из популяции способствует мобилизации ее экологического резерва и, как правило, оздоравливает популяцию. Следовательно, промысел, охота способствуют увеличению плодовитости, выживанию молодняка, т.е. представляют собой активную форму охраны животных.

Для всех массовых наиболее полно изученных видов установлено, что рост численности их популяций, достигнув определенной величины, быстро прекращается, так как вступают в действие эколого-физиологические механизмы, направленные на предотвращение перенаселения. Изъятие же части животных путем охоты (промысла) способствует повышению воспроизводительных возможностей популяции.

В большинстве современных охотничьих угодий, которые претерпели значительные изменения под влиянием деятельности человека, природоохранное значение охоты для массовых видов животных особенно велико.

Важнейшая мера охраны охотничьих животных — строгое соблюдение положения об охоте, предусматривающего ее сроки и способы. В России охоту регламентирует Положение об охоте и охотничьем хозяйстве. На его основе областные и краевые администрации издают Правила производства охоты. Согласно этому положению охотничьи животные являются государственной собственностью. В положениях указаны виды зверей и птиц, охота на которых полностью запрещена, а также виды животных, которых можно добывать только по особым разрешениям (лицензиям), выдаваемым охотничьими организациями. Закон запрещает охоту на животных в заповедниках, заказниках и зеленых зонах вокруг городов. Не разрешается применять способы массовой добычи животных, охоту с автомашин, самолетов, моторных лодок, запрещены охота на линяющих птиц, разорение нор, гнезд, логовищ, сбор яиц.

Закон устанавливает нормы отстрела или отлова каждого вида животных. Нарушение законов и правил охоты считается браконьерством; лица, их нарушившие, несут административную и уголовную ответственность.

Охота остается важной формой использования природных ресурсов биосферы. Она приобретает еще большее значение в связи с задачей получения возможно большей продукции животного белка за счет растительной биомассы. Учитывая, что под сельскохозяйственное производство отводится не более 15 % территории нашей планеты, очевидна актуальность поиска способов эффективной реализации фитомассы несельскохозяйственных угодий путем использования охотничьих животных.

Очень ценны куропатки, фазаны, косули, зайцы и некоторые другие охотничьи животные, обитающие на сельскохозяйственных угодьях. Как показывает опыт ряда стран, продуктивность сельскохозяйственных угодий можно повысить на 10—15 % и более содержанием дичи на них. Этот опыт заслуживает большого внимания, так как в ряде районов нашей страны, а также в Западной Европе и США до 80 % всех охотничьих угодий представляют собой культурные поля.

Большое значение имели принятые в нашей стране меры охраны пушных зверей. Соболь в результате перепромысла уже в начале XX в. исчез из большинства районов тайги, ему грозило полное истребление: численность его к моменту запрета охоты составляла около 25 тыс. Наряду с запрещением промысла провели широкую реакклиматизацию соболя — завезли в более чем 100 районов, где он ранее обитал, но был истреблен. В результате численность этого ценного вида уже в 1940 г. достигла 300 тыс. Был открыт его ограниченный промысел. Как и в случае с лосем, это не привело к новому падению численности, наоборот, поголовье соболей продолжало расти, превысило первоначальное в 12 раз и в настоящее время достигло примерно 800 тыс. Это позволяет ежегодно добывать значительное количество животных.

Успешно осуществлены в России охрана и расселение речного бобра. К моменту запрета добычи этого ценного пушного зверя сохранилось всего несколько сотен голов в очень немногих, главным образом заповедных местах. Благодаря расселению бобра в более чем 75 областях и краях его численность возросла примерно в 150 раз, достигла 200-250 тыс. голов, и с 1961 г. на него вновь открыт лицензионный промысел.

Значительные успехи достигнуты в нашей стране по охране серого гуся и повторному заселению этой ценной птицей районов, где она раньше встречалась. Восстановлены гнездовья замечательной северной утки — гаги, колонии почти исчезнувших белых цапель и многих других птиц.

Охрана и промысел морских зверей основываются на тех же принципах, что и других промысловых видов. Особенность этой группы животных состоит в том, что многие из них обитают в международных водах или широко мигрируют через государственные границы. В связи с этим еще большее значение для их охраны имеют международные соглашения и конвенции. Так, в 1946 г. была подписана первая Международная конвенция по китобойному промыслу и в 1949 г. создана Международная китобойная комиссия, разработавшая устав, определяющий виды китов, которые могут быть объектом добычи, и устанавливающая районы, время промысла и квоту (норму) добычи. В России и ряде других стран был полностью запрещен промысел дельфинов.

Ластоногие также подлежат специальной охране. В России с 1970 г. повсеместно запрещена добыча морского зверя частными лицами. Полностью запрещен промысел таких малочисленных видов, как тюлень-монах, атлантический морж. Охота на тихоокеанского моржа разрешена исключительно для нужд местного населения Чукотки. Промысел остальных видов регулируется лимитами, сроками и районами добычи. Принятые меры охраны наиболее ценных ластоногих — морских котиков позволили существенно увеличить их поголовье.

Охрана редких животных

Опасность исчезновения грозит более чем тысяче видов позвоночных животных и многим видам моллюсков, насекомых и других беспозвоночных. Это результат прямого преследования животных человеком или изменения условий их существования, что вызывает беспокойство у биологов и деятелей охраны природы во всем мире. Появились понятия «редкий», «исчезающий», «находящийся под угрозой исчезновения» вид. Они недостаточно четки, и вначале даже специалисты вкладывали в них различный смысл.

Редкие животные. В любых случаях такие животные заслуживают бережного отношения, но особой заботы требуют тогда, когда происходит резкое сокращение их численности и уменьшение ареалов.

В большинстве случаев животное становится редким в результате прямого или косвенного воздействия человека. Первые опыты спасения редких животных, получившие широкую известность, были начаты в первой половине XX в.

Зубр - огромное дикое животное массой до 1 т и высотой в холке до 2 м в прошлом был широко распространен в Западной и Центральной Европе, на востоке от Дона и на Кавказе. К началу XX в. в естественном состоянии зубры сохранились в Беловежской Пуще и в верховьях Кубани на Кавказе. Последний зубр в Беловежской Пуще был убит в 1920 г., а в 1927 г. та же участь постигла последнего кавказского зубра. Только 56 животных еще жили в зоопарках и питомниках. Зверь был на грани полного исчезновения.

В 1923 г. по инициативе польских зоологов было создано Международное общество по охране зубра, положившее начало сложной работе по восстановлению вида. Общество составило первую родословную книгу зубров, в которую было занесено каждое животное, получившее свою кличку и номер, что крайне важно для подбора пар.

Через 10 лет после гибели последнего вольноживущего в Беловежской Пуще зубра обществу удалось привезти в ее питомник трех зубров, затем еще девять из зоопарков Европы и приступить к практическим работам по восстановлению стада.

В середине 40-х годов ученые начали широкомасштабные мероприятия по восстановлению зубра в питомниках.

Уже в 1961 г. зубров успешно разводили не только в питомниках. В Беловежской Пуще сложилось единое вольное стадо, и чистокровные особи свободно бродили по заповеднику, переходя государственную границу с Польшей. В Кавказском заповеднике зубры также жили в питомнике и на свободе. К середине 80-х годов нашего столетия во всем мире насчитывалось более 2000 чистокровных зубров, но только в Беловежской Пуще есть вновь созданные популяции, обитающие на свободе. Кроме того, около тысячи гибридных зубров обитает на Кавказе.

Бизон — ближайший американский сородич зубра — известен своей трагической историей. В степях и лесах Северной Америки от Северной Мексики до Центральной Канады и от Скалистых гор до берегов Атлантического океана жило не менее 60 млн этих великанов. Для племен индейцев они были основным источником существования, что, однако, не отражалось на поголовье животных.

Положение резко изменилось, когда началась активная колонизация Северной Америки. Бизонов стали беспощадно истреблять. К началу 80-х годов XIX в. миллионные стада их были уничтожены и лишь в Йеллоустонском национальном парке оставалось около 20 особей — последних в США. В это же время несколько тысяч степных и около 300 лесных бизонов еще жило в Канаде. В 1905 г. энтузиасты охраны природы в США и Канаде организовали Американское общество защиты бизонов, которое добилось организации трех резерватов в США, а в Канаде был организован национальный парк Вуд-Баффало, где обитало около 2000 лесных бизонов. Однако в 1925—1928 гг. сюда завезли из различных районов, где не хватало пастбищ, более 6,5 тыс. степных бизонов, вместе с которыми был занесен туберкулез. Еще большую опасность представляла возможность свободного скрещивания лесных и степных особей, что создало угрозу полного исчезновения лесного подвида. В 1957 г. в парке было найдено изолированное стадо лесных бизонов в 200 голов, из которого отловили 18 животных и перевезли в специальный резерват на правом берегу реки Маккензи. На заповедных участках США обитает более 10 тыс. степных бизонов, в Канаде — более 20 тыс. степных и около 300 тыс. лесных. Ежегодно около 10 % степных животных приходится отстреливать, так как территории, где они могут жить, ограниченны.

Сайгак — древняя антилопа пустынных степей — еще один пример спасенного, а некогда почти совсем исчезнувшего животного.

Еще в XVII—XVIII вв. табуны сайгаков паслись в южных степях Европы и Азии. Интенсивное заселение человеком южных степей европейской части России, сопровождаемое распашкой земель и усиленной охотой, повлекло за собой быстрое сокращение его ареала в XIX в. К началу XX в. сайгак сохранился лишь в глухих районах правобережья Нижней Волги и в Казахстане. Интенсивная охота на него определялась не столько хорошим качеством мяса, сколько высокой ценой на рога, которые шли на продажу в Китай как лекарственное сырье.

Декрет 1920 г. об охоте полностью запретил добычу сайгаков. В 30-х годах стали заметны рост их поголовья и расселение. Особенно ускорились эти процессы после Великой Отечественной войны. В конце 40-х годов численность сайгака достигла промыслового уровня.

В 80-х годах добывали до 500 тыс. сайгаков, дающих около 6 тыс. т превосходного мяса, 20 млн дм2 кожи и лекарственное сырье.

В настоящее время существование сайгака снова находится под угрозой.

Лошадь Пржевальского — единственный сохранившийся на Земле вид дикой лошади после гибели тарпана — вряд ли встречается в естественном состоянии. Ее разводят с 1899 г. в питомниках и с 1901 г. в зоопарках. Создана племенная книга. В Монголии и Казахстане предпринимаются попытки выпустить живущих в неволе лошадей в былые места их обитания.

Охрана белого американского журавля великолепно иллюстрирует возможности спасения редких птиц. Однако подобное мероприятие требует много усилий. Этот журавль был некогда обычной птицей болот Северной Америки. Прямое преследование и осушение болот привели к тому, что в начале XX в. он как гнездящаяся птица исчез в США. В 1937 г. нашли последнее место их зимовки в резервате Арканзас на болотистых лугах штата Техас, где к 1941 г. оставалось всего 15 птиц. Только в 1954 г. были обнаружены их гнезда в глухом уголке канадского национального парка Вуд-Баффало.

Орнитологическое общество разработало программу охраны этих журавлей и добилось ее осуществления. Места их гнездовий и зимовок стали тщательно охранять, пролетные стаи журавлей оберегали сопровождающие их специальные самолеты, была развернута широкая пропаганда по охране птиц. Но этого оказалось недостаточно, необходимы были более активные формы для восстановления численности редчайшей птицы. С этой целью в научном центре Патуксент стали инкубировать яйца, которые брали по одному из гнезд в природе. Кроме того, яйца белых журавлей начали подкладывать в гнезда канадских журавлей. В результате принятых мер к 1978 г. число птиц удалось довести до 105, из них 27 как резерв живут в неволе.

Животные, находящиеся под угрозой исчезновения. Количество таких видов велико. К ним относятся не только промысловые виды зверей и птиц, но и многих других млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб и беспозвоночных.

МСОП одной из первых своих задач поставил изучение состояния видов животных, находящихся на грани исчезновения, обобщение опыта спасения редких видов, разработку методов их охраны. На основе этих материалов МСОП дает рекомендации правительствам стран, где такие животные обитают, а также подготавливает проекты международных конвенций и соглашений по охране редких видов. Для выполнения этой задачи создана специальная постоянная Комиссия по редким видам; о направленности ее работы речь пойдет в главе 5.

Особо охраняемые природные территории

Охрана животных – это, прежде всего охрана их мест обитания.

Исключительно большое значение охраняемых территорий для сохранения генофонда нашей планеты в качестве природных «полигонов» для экологических исследований и наиболее привлекательных объектов бурно развивающегося туризма определило быстрый рост этой формы охраны природы во всем мире.

В 124 странах мира насчитывается более 2600 крупных охраняемых территорий общей площадью свыше 4 млн км2, что составляет около 3 % суши. Кроме того, в ряде стран не были учтены охраняемые участки площадью меньше 1000 га, которых, по неполным данным, более 13 тыс.

Формы охраняемых территорий в мире разнообразны: национальные и природные парки, резерваты различных назначений и режима, заказники, охраняемые ландшафты, уникальные участки дикой природы, заповедники и т.д. Основные формы охраны природных участков за рубежом — национальные парки и резерваты, в СНГ — заповедники и заказники.

1. Заповедники

Это высшая форма охраны особо охраняемых природных участков. Они предназначены исключительно для решения научных и научно-технических задач страны. В этом специфика и принципиальное отличие заповедников от других форм охраняемых территорий во всех странах мира.

На территории СНГ функционирует свыше 160 заповедников, из них более половины в России. На Дальнем Востоке организован первый в России морской заповедник. Сеть заповедников постоднно расширяется.

Чаще всего один заповедник занимает 30—70 тыс. га, но есть заповедники по 700—1000 тыс. га (например, Таймырский, Печоро-Илычский, Алтайский, Кроноцкий); в некоторых случаях в европейской части страны, где нет больших площадей, пригодных для заповедников, размеры их не превышают 1—5 тыс. га.

Заповедники организуют в целях сохранения в естественном состоянии типичных участков основных ландшафтов (природных комплексов) природно-географических зон и их подразделений со свойственным этим комплексам биологическим разнообразием растительного покрова и животного населения.

Заповедные территории (и акватории) полностью изъяты из хозяйственного пользования: всякая деятельность, не связанная с выполнением задач, возложенных на заповедник, на них запрещена.

Под заповедники отводят участки, наиболее типичные для данной природной зоны, чтобы они могли служить образцом (эталоном) ландшафтно-географических зон (или их подразделений). Очень важно, чтобы территории заповедников были достаточны для обеспечения саморегуляции происходящих в них процессов и не испытывали заметного влияния соседних антропогенных территорий. Существенный критерий при выборе участка под заповедники – присутствие на их территории редких видов животных.

Заповедники России и других государств СНГ — научные учреждения, в них постоянно работают, проводя непрерывные исследования, свыше 1000 научных сотрудников. Кроме того, в содружестве с ними изучают те или иные природные явления сотни ученых, аспирантов, студентов из научно-исследовательских учреждений и высших учебных заведений.

Прогноз направления и скорости изменения биогеоценозов и ландшафтов при разных формах и уровнях воздействия человека совершенно необходим. Для постижения сложнейшей системы крайне разнообразных природных комплексов биосферы обязателен сравнительный анализ первичных и преобразованных систем. В полной мере это относится и к исследованию лесов, лугов, растительного покрова и животных любых биогеоценозов и ландшафтов.

Для решения такой сложной задачи в заповедниках всесторонне изучают естественный ход природных процессов и выявляют взаимосвязи между отдельными элементами биогеоценозов в целях использования полученных данных для разработки путей управления природными ресурсами. В этих целях разрабатывают методы учета животных, биологические методы борьбы с вредителями лесного и сельского хозяйства, определяют эффективность и выявляют последствия хозяйственного использования природных ресурсов на смежных с заповедниками территориях, изучают факторы, определяющие изменение численности диких животных, для их прогнозирования, а также экологические особенности ряда видов животных и растений, предусматривают мероприятия, обеспечивающие хранение природных комплексов заповедных территорий, восстановление редких и исчезающих видов животных и растений, и т.д.

Очевидны сложность и многообразие научных задач, стоящих перед заповедниками, их теоретическое и практическое значение.

Специфическая особенность проводимых здесь научных исследований — их круглогодичность в течение многих лет и комплексность.

В 62 странах мира, принимающих участие в разделе программы ЮНЕСКО, на базе имеющихся резерватов, участков национальных парков или на вновь выбранных участках с 1983 г. существует 225 биосферных резерватов. Дополнительной задачей этой категории особо охраняемых природных территорий стало осуществление в них и даже вокруг них экологического мониторинга — комплексной системы наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды и биогеоценозов под воздействием естественных и антропогенных факторов.

Экологическим мониторингом охвачены, по существу, все природно-географические зоны России, в которых соответствующие заповедники теперь преобразованы в биосферные. Исключительно большую роль играют заповедники в изучении экологии промысловых и редких животных. При полной охране в заповедниках естественно протекают все их жизненные процессы: питание, размножение и т.д. На основе научных данных, полученных в заповедниках, и были разработаны мероприятия по рациональной эксплуатации промысловых видов и восстановлению численности ряда редких животных.

Особенно большую роль заповедники играют в сохранении всего биологического разнообразия. В полной мере сберечь генофонд любого биологического вида можно только в естественной среде. Многие виды редких животных обязаны своим существованием заповедникам: тигр, пятнистый олень и горал — Сихотэ-Алинскому и Лазовскому и т.д. Такие, птицы, как фламинго, турач, белая цапля, султанка, а из растений лотос, бархат, самшит, тис, фисташка и многие другие сохранились также благодаря заповедникам.

Заповедники имеют большое значение в воспроизводстве многих животных и растений, сильно угнетенных в прошлом. Так, к моменту организации на Байкале Баргузинского заповедника там обитало 20—30 соболей, укрывшихся в недоступных каменистых россыпях. Восстановив благодаря охране свою численность, они расселились не только по всему заповеднику, но и на смежных территориях. В Воронежском заповеднике при его создании было несколько пар бобров. За 50 лет с его территории было расселено в 75 областей более 3 тыс. бобров, давших 80 тыс. голов потомства.

На охраняемых территориях численность большинства ценных животных возросла в десятки и сотни раз. Началось естественное расселение их из заповедников и обогащение прилегающих угодий, которые становятся основными местами заготовки пушнины, пернатой дичи и диких копытных.

Крайне нежелательные ситуации, угрожающие заповедным биогеоценозам, возникают при проникновении на их территории интродуцированных растений и акклиматизированных животных. С этой чрезвычайно опасной биологической формой загрязнения природной среды заповедники ведут постоянную и напряженную борьбу.

Заповедный режим предусматривает сохранение всех элементов биогеоценозов в таких количественных соотношениях, которые ему присущи и которые обеспечивают естественное разнообразие и динамическое равновесие природного комплекса. Заповедники не могут допустить чрезмерного увеличения какого-либо одного, даже самого ценного вида в ущерб остальным. Следовательно, необходимо в той или иной мере вмешиваться в жизнь многих заповедников. Однако активная форма охраны заповедных биогеоценозов, а тем более направленное вторжение в их функционирование должны иметь только одну цель — сохранение структуры и функции естественных природных комплексов. Это вмешательство должно быть особенно тщательно продумано, нау­но обосновано и осуществляться под строжайшим контролем.

Велико культурно-просветительное значение заповедников. Общение с природой, лекции и беседы, проводимые сотрудниками, издаваемые популярные книги и брошюры — все это способствует пропаганде идей охраны природы.

Вместе с тем дальнейшее развитие массового туризма в заповедниках невозможно, так как основная научная задача их несовместима с его организацией. Даже для строго лимитированного научно-познавательного туризма большинство заповедников России не приспособлено. Для этого иногда используют их охранные зоны. несомненно также и то, что туризм здесь должен быть строго регламентирован.

2. Заказники

В России заказниками объявлены территории или акватории, на которых в течение ряда лет (или постоянно) в определенные сезоны или круглогодично охраняют некоторые виды животных, растений или часть природного комплекса. Хозяйственное использование остальных природных ресурсов разрешается в такой форме, которая не причиняет ущерба охраняемому объекту или комплексу.

Заказники разнообразны по своим целям. Их создают для восстановления или увеличения численности охотничье-промысловых животных (охотничьи заказники), создания благоприятной обстановки для птиц во время гнездования, линьки, миграций и зимовок (орнитологические), охраны мест нереста рыб, нагула молоди или их зимних скоплений (ихтиологические).

В СНГ более 1500 заказников разного назначения с общей площадью около 30 млн га.

3. Резерваты

Их создают во многих странах. По режиму и назначению они близки к заказникам и разделяются на много категорий (по международной классификации 1975 г. — на 28), но в большинстве случаев создаются на неопределенно длительный срок. Например, во Франции орнитологический резерват Камарг в дельте Роны призван охранять зимующих и гнездящихся водоплавающих птиц. Гигантский Центрально-Калахарский резерват в Африке предназначен лишь для охраны охотничьих животных. Много охотничьих и орнитологических резерватов в Индии, Бирме, лесных и биологических — в США, Великобритании, Германии, Нидерландах, Швеции и других странах Европы. Во многих природных резерватах Африки разрешены свободный выпас скота и проживание местного населения, которому принадлежат эти земли. Однако некоторые ограничения позволяют сберегать здесь очень богатую фауну крупных животных. Проектируют создание огромного Индоокеанского резервата для охраны китов.

За рубежом есть и так называемые строгие резерваты, например в Финляндии, где охраняется весь природный комплекс. Они предназначены для проведения научных исследований, но обычно невелики по площади. Сюда не допускают туристов. Аналогичны по режиму и назначению так называемые научные резерваты в США и других странах. Резерваты двух последних категорий близки по своим задачам к заповедникам нашей страны.

4. Природные национальные парки

Это основная форма охраны природных участков в зарубежных странах, которая в последние годы начинает развиваться и в СНГ.

Национальный парк представляет собой участок территории (акватории), выделенный для сохранения природы в оздоровительных и эстетических целях, а также в интересах науки, культуры и просвещения. В первый период существования национальные парки во многих странах мира имели главным образом природоохранные задачи и сыграли в этом отношении очень большую роль. Так, крупные животные Африки сохранились до наших дней в значительной мере благодаря им. Только в национальных парках можно встретить большое количество слонов, антилоп, носорогов, зебр, жирафов, бегемотов, львов, гепардов, горилл, окапи и других обитателей африканских саванн, тропических лесов и пустынь. Как отмечено ранее, бизоны, белые журавли и многие другие животные Северной Америки были спасены лишь благодаря национальным паркам. Ту же роль играли такие территории в странах Азии, Южной Америки и Австралии.

Однако в последнее время небывалое развитие получил отдых на лоне природы (рекреация), особенно в форме туризма. Рекреация вслед за промышленностью и сельским хозяйством во всем мире становится важнейшим потребителем ресурсов природной среды и территории. «Туристический взрыв» в последние десятилетия привел к тому, что в национальные парки устремились сотни миллионов людей. Это повлекло за собой возникновение во многих парках так называемой туристической эрозии, т.е. разрушение целостности природных комплексов.

Вместе с тем (при рациональной организации природные национальные парки имеют очень большое природоохранное значение. Это определяется не только тем, что на их территории сберегаются ландшафты, растительность, животные и другие объекты. Как показывает зарубежный опыт, природные парки привлекают туристов, «оттягивают» их от пригородных лесов, лугов, озер и т.п., которым неорганизованный туризм очень часто наносит серьезный вред.

Для того чтобы парки выполняли природоохранные функций, они не только должны служить местом проведения ряда мероприятий по охране ландшафтов и объектов, но и быть привлекательными для посетителей. Последнее определяет два важных момента при их организации: выбор места для парка и решение инженерно-биологических задач.

В отличие от заповедников территории для организации природных национальных парков во всем мире выбирали не по принципу представительности в них того или иного типичного для страны или региона ландшафта, а исходя из привлекательности, красоты и эстетической ценности или уникальности района.

Инженерно-биологические задачи при организации природных национальных парков многообразны, сложны и требуют для своего решения много времени. Сущность их сводится к необходимости:

1) установить размеры и границы парка так, чтобы обеспечить возможность существования крупных животных внутри его территории в течение всех сезонов;

2) проложить маршруты и соорудить смотровые площадки в местах, обеспечивающих обзор основных охраняемых объектов;

3) провести зонирование территории (выделение заповедных, заказных, демонстрационно-экспозиционных, хозяйственных участков, мест бытового обслуживания и др.) с таким расчетом, чтобы гарантировать сохранность ландшафтов и объектов при обеспечении максимальной наглядности и удобства для посетителей.

Пример национального парка в нашей области - Куршская коса.

Куршская коса — одно из интереснейших в орнитологическом отношении мест в Европе. Благодаря своему географическому положению и ориентации (с северо-востока на юго-запад), она служит “направляющей линией” для мигрирующих птиц многих видов, связывающей Северо-Запад России, Финляндию и страны восточной Прибалтики со средней и южной Европой. Здесь наблюдается чрезвычайно высокая плотность миграционного потока птиц в весенний и осенний периоды. Среди мигрантов особенно многочисленны зяблик (Eringilla coelebs), желтоголовый королек (Regulus regulus), пеночка-весничка (Phylloscopus trochilus), чиж (Spinus spinus), большая синица (Parus major), юрок (Fringilla montifringilla), зарянка (Erithacus rubecula), певчий дрозд (Turdus philomelos), лазоревка (Parus caeruleus), московка (Р. ater).

Согласно литературным данным, на Куршской косе зарегистрированы 296 видов наземных позвоночных животных (около 80% фауны наземных позвоночных всей Калининградской области). Более 100 видов птиц здесь гнездятся. Довольно высока плотность населения копытных животных, главным образом лося (Alces alces) и косули (Capreolus capreolus). Сравнительно недавно проникли на косу “с материка” обыкновенная гадюка (Vipera berus), ондатра (Ondatra zibethica), енотовидная собака (Nyctereutes procyonoides), американская норка (Mustela vison), реакклиматизированы бобр (Castor fiber) и кабан (Sus scrofa), стали гнездиться лебедь-шипун (Cygnus olor) и кедровка (Nucifraga caryocatactes). Интересными зоологическими объектами Куршской косы являются большое поселение барсуков (Meles meles), гнездовая колония серых цапель (Ardea cinerea), места гнездования ряда видов дневных хищных птиц и сов. В Куршском заливе обитают 42 вида рыб. Основное промысловое значение имеют лещ (Abramis brama), европейская корюшка (Osmerus eperlanus), судак (Stizostedion lucioperca), обыкновенный угорь (Anguilla anguilla). Из Балтийского моря заходит сиг (Coregonus lavaretus).1

Природные парки в СНГ организуют с учетом принятых международных требований. От зарубежных они отличаются спецификой природоохранных режимов, закрепленных законодательством.

В отличие от природных зон, предназначенных прежде всего для массового отдыха, в природных парках допускается строго регламентированное посещение групп экскурсантов или индивидуальное.

Главной хозяйственной нормой при организации посещения территории, применение которой гарантирует длительную сохранность природных ландшафтов парка, служит рекреационная емкость.

Красная книга. Сущность, направления, значимость

Основной задачей комиссии по редким видам с первого года ее организации стало создание мирового аннотированного списка животных (позднее и растений), которым грозит исчезновение. Эта фундаментальная работа получила название Красная книга, поскольку красный цвет — сигнал опасности. Начиная со второго издания было установлено пять категорий редких видов, включенных в Красную книгу.

1. Исчезающие виды — находящиеся под серьезной угрозой исчезновения, спасение которых уже невозможно без осуществления. Специальных мер охраны. Сведения о таких видах печатают на красных листах бумаги, чтобы подчеркнуть их бедственное положение.

2. Сокращающиеся виды — еще встречающиеся в количествах, достаточных для выживания, но численность которых продолжает быстро и неуклонно падать. Данные о них напечатаны на желтой бумаге.

3. Редкие виды — не находящиеся под прямой угрозой вымирания, но встречающиеся в небольшом количестве или на таких ограниченных территориях, что могут вскоре исчезнуть. Информацию о них печатают на белой бумаге.

4. Неопределенные виды — малоизвестные, возможно, находящиеся под угрозой, но недостаток сведений о которых не позволяет достоверно оценить состояние их популяций. Эти виды лишь перечисляют в конце книги.

5. Восстановленные виды — ранее входившие в одну из трех первых категорий, но численность которых благодаря охране восстановлена. Сведения о них печатают на зеленых листах. Таким образом, Красная книга стала не только сигналом опасности и программой работ по спасению редких животных и растений, но и первым итогом этих работ.

В четвертое издание Красной книги МСОП включено следующее количество видов и подвидов позвоночных животных мировой фауны: млекопитающих соответственно 226 и 79, птиц 181 и 77, пресмыкающихся 77 и 21, земноводных 35 и 5, рыб 168 и 25. Среди них восстановленных видов и подвидов млекопитающих семь, птиц четыре, пресмыкающихся два вида. Работа над Красной книгой продолжается. Последнего варианта ее в принципе быть не может, так как условия обитания животных постоянно изменяются. Вместе с тем предпринимаемые усилия приносят хорошие плоды, о чем свидетельствует появление категории восстановленных форм.

Каждая страна, на территории которой обитает вид, занесенный в Красную книгу, несет моральную ответственность перед всем человечеством за сбережение этого сокровища природы. В Красную книгу России занесено 247 редких и исчезающих видов животных.

Заключение

Чем больше мы познаем закономерности жизни биогеоценозов, особенности экологии отдельных видов, тем больше оказывается полезных животных.

Численность животных уменьшается не только в результате прямого истребления, а также вследствие ухудшения экологических условий на территориях и ареалов. Антропогенные изменения ландшафтов неблагоприятно сказываются на условиях существования большинства видов животных. Сведение лесов, распашка степей и прерий, осушение болот, регулирование стока, загрязнение вод рек, озер и морей – все это, вместе взятое, мешает нормальной жизни диких животных, приводит к снижению их численности даже при запрете охоты.

Возрастание угрозы экологической катастрофы в глобальном масштабе вызывает осознание настоятельной необходимости рационализации экологопользования и координации усилий в охране окружающей Среды и как составной части охране животных в рамках всего международного сообщества.

Деятельность государственных, научных и общественных организаций России должна быть направлена на то, чтобы сохранить все биологические виды. Нельзя забывать, что, по прогнозам ученых, в следующие 20—30 лет под угрозой исчезновения будет находиться около 1 млн видов животных и растений. Сохранение генофонда биосферы, на становление которой ушли миллионы лет, — одна из серьезных задач охраны природы.

Каждый спасенный от гибели вид - это сохраненный для народного хозяйства природный ресурс. Черный список погибших видов нашей планеты - безвозвратно утраченные возможности повышения благосостояния человечества.

Мы можем и должны охранять животных не только в качестве используемого ресурса, но и сточки зрения гуманного подхода к этой серьезной проблеме.

Список литературы:

1.                  Арустамов Э. А. Природопользование: Учебник. – М., 2001.

2.                  Доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Калининградской области. – Калининград, 2003

3.                  Папенов К. В. Экономика и природопользование: Учебное пособие. – М., 1997.

4.                  Радионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н. С. . Техника защиты окружающей среды. - М., 1999.

5.                  Реймерс Н. Ф. Природопользование. – М: «Мысль», 1999.

6.                  Розанов С. И. Общая экология. – СПб, 2001.

7.                  Рустамов А. К., Банников А. Г. и др. основы экологии и охрана окружающей среды: учебник. – М., 1999