Биосфера. Ноосфера. Техносфера

Масштабы использования  водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения  и улучшением санитарно-гигиенических  условий жизни человека, развития промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые  нужды в сельской местности составляет 50 л на 1 человека, в городах - 150 л. Огромное количество воды используется в промышленности. На выплавку 1 т  стали необходимо 200 м3. На производство 1 т бумаги требуется 100 м3, на изготовление 1 т синтетического волокна - от 2500 до 5000 м3. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах, оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15%.

Еще больше воды необходимо для орошения. В течение  года на 1 га поливных земель уходит 12-14 м3 воды. В нашей стране ежегодно расходуется на орошение более 150 км3, в то время как на все другие нужды - около 50 км3.

При сохранении таких темпов потребления и с  учетом прироста населения и объемов  производства к 2100 году человечество может  исчерпать все запасы пресной  воды.

Постоянное увеличение водопотребления на планете ведет  к опасности “водяного голода”, что обуславливает необходимость  разработки мероприятий по рентабельному  использованию водных ресурсов.

Кроме высокого уровня расхода, нехватки воды вызывается ее растущее загрязнение вследствие сброса в реки отходов промышленности и особенно химического производства и коммуникационных сточных вод. Бактериальное загрязнение и  ядовитые химические вещества (например, фенол) приводят к омертвению водоемов. Вредные вещества, поступающие в  воды: нефть, нефтепродукты (в результате нефтедобычи, транспортировки, переработки, использования нефти в качестве топлива и промышленного сырья), токсичные синтетические вещества (применяющиеся в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве), металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец). Вредные последствия имеет также молевой сплав леса по рекам, который часто сопровождается заторами.

В реки и озера  поступают и вымываемые из почвы  дождями минеральные удобрения - нитраты и фосфаты, которые в  больших концентрациях способны резко изменить вид и состав водоёмов, а также различные ядохимикаты - пестициды, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями.

Одним из видов  загрязнения является тепловое загрязнение (электростанции, промышленные предприятия  часто сбрасывают подогретую воду в  водоем, что уменьшает количество кислорода, увеличивает токсичность  примесей, нарушает биологическое равновесие). Сброс предприятиями теплых вод  служит неблагоприятным фактором для  аэробных организмов, обитающих в  пресных водах. В теплой воде кислород плохо растворяется, и его дефицит  местами приводит многие организмы  к гибели.

Загрязнение Мирового океана.

Значительному загрязнению подвергаются воды морей  и океанов. С речным стоком, а также  от морского транспорта, в моря поступают  болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в т.ч. пестициды. ДДТ  обнаружен даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде. Загрязнение  морей и океанов достигает  таких масштабов, что в ряде случаев  выловленные рыбы и моллюски оказываются  непригодными для употребления в пищу.

Почва - важная составляющая часть биосферы. Загрязнение  почвы.

Почва - верхний  слой суши, образующийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов  и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это  важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной  деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и  даже ее уничтожение.

Плодородный слой почвы формируется очень долго. В то же время ежегодно вместе с  урожаем из почвы изымаются десятки  миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания  растений. Основной фактор плодородия почв - перегной (гумус) содержится в  черноземах в количестве менее 5% от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя еще меньше. При  отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50-100 лет. Этого не происходит, поскольку культура земледелия предусматривает  внесение в почву органических и  неорганических (минеральных) удобрений.

Внесенные в  почву азотные удобрения используются растениями на 40-50%. Остальная часть (около 20%) восстанавливается микроорганизмами до газообразных веществ - N2, N2O - и улетучивается  в атмосфере или вымывается из почвы. Таким образом, минеральные  азотные удобрения не обладают длительным действием и поэтому их приходится вносить ежегодно. Неблагоприятные  изменения в почве наступают  и в результате неправильных севооборотов, т.е. ежегодного посева одних и тех  же культур, например картофеля. Включение  же в севооборот бобовых культур  обогащает почву азотом. Посевы клевера и люцерны за счет связывания N2 симбиотическими клубеньковыми бактериями позволяют задержать в почве до 300 кг азота на 1 га. Севообороты необходимы и для борьбы с растительноядными червями нематодами, которые значительно снижают урожайность. Например, луковично-чесночные нематоды могут снизить урожай лука на 50%.

Загрязнение почвенного покрова ртутью (с ядохимикатами  и отходами промышленных предприятий), свинцом (при выплавке свинца и от автотранспорта), железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и  другими металлами (вблизи крупных  центров черной и цветной металлургии), радиоактивными элементами (в результате выпадения осадков от атомных  взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, атомных станций или  научно-исследовательских институтов, связанных с изучением и использованием атомной энергии), стойкими органическими  соединениями, применяемыми в качестве ядохимикатов. Они накапливаются  в почве и воде и, главное, включаются в экологические пищевые цепи: переходят из почвы и воды в  растения, в животных, и в итоге  переходят в организм человека с  пищей. Неумелое и бесконтрольное использование  любых удобрений и ядохимикатов приводит к нарушению круговорота  веществ в биосфере.

К числу антропогенных  изменений почв относится эрозия (от латинского erosio - разъедать). Уничтожение  лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли  без соблюдения правил агротехники  приводят к эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой  и ветром. Широко распространена и  наиболее разрушительная водная эрозия. Она возникает на склонах и  развивается при неправильной обработке  земли. Вместе с талыми и дождевыми  водами с полей ежегодно уносится в реки и моря миллионы тонн почвы.

Ветровая эрозия наиболее сильно проявляется в южных  степных районах нашей страны. Она возникает в районах с  сухой обнаженной почвой, c изреженным растительным покровом. Чрезмерный выпас  скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного покрова. Для  восстановления слоя почвы толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250-300 лет.

Значительные  территории со сформированными почвами  изымаются из сельскохозяйственного  оборота вследствие открытого способа  разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине.

  Влияние человека  на растительный  и животный мир.

Воздействие человека на живую природу складывается из прямого влияния и косвенного изменения природной среды. Одна из форм прямого воздействия на растения и животных - рубка леса. Оказавшись внезапно в условиях открытого местообитания, растения нижних ярусов леса испытывают неблагоприятное влияние прямого  солнечного излучения. У теплолюбивых растений травянистых и кустарничковых ярусов разрушается хлорофилл, угнетается рост, некоторые виды исчезают. На местах вырубок поселяются светолюбивые растения, устойчивые к повышенной температуре  и недостатку влаги. Меняется и животный мир: виды, связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие места.

Ощутимое воздействие  на состояние растительного покрова  оказывают массовые посещения лесов  отдыхающими и туристами. В этих случаях вредное влияние заключается  в вытаптывании, уплотнении почвы  и её загрязнении. Древесные растения засыхают. Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную пользу.

Считается, что  с 1600 года человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и  не менее 100 видов млекопитающих. В  длинном списке исчезнувших видов  значится тур - дикий бык, живший на территории Европы. В XVIII веке была истреблена описанная русским натуралистом Г.В. Стеллером морская корова - водное млекопитающее, относящееся к разряду  сиреновых. Немногим более 100 лет назад  исчезла дикая лошадь тарпан, обитавшая  на юге России. Многие виды животных находятся на грани вымирания  или сохранились только в заповедниках. Такова судьба бизонов, десятками миллионов  населявших прерии Северной Америки  и зубров, прежде широко распространенных в лесах Европы. На Дальнем Востоке  почти полностью истреблен пятнистый  олень. Усиленный промысел китообразных привел на грань уничтожения несколько  видов китов: серого, гренландского, голубого. На численность животных оказывает влияние и хозяйственная  деятельность человека, не связанная  с промыслом. Резко сократилась  численность уссурийского тигра - в  результате освоения территорий в пределах его ареала и сокращения кормовой базы. В Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч дельфинов: в период лова рыбы они попадают в сети и не могут из них выбраться.

Исчезновение  сравнительно небольшого числа видов  животных и растений может показаться не очень существенным. Однако главная  ценность живущих ныне видов заключается  не в их единственном значении.

Каждый вид  занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его  не может никто. Исчезновения того или  иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов.

Радиоактивное загрязнение биосферы.

Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 году после  взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного оружия, производимое в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. Радиоактивные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающих заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человека, разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая. При взрыве атомной бомбы возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоемы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течение всего времени своего существования. Все эти изотопы включаются в круговорот веществ, попадают в живые организмы и оказывают губительное действие на клетки. Очень опасен стронций, вследствие своей близости к кальцию. Накапливаясь в костях скелета, он служит постоянным источником облучения организма. Радиоактивный цезий (137Cs) сходен с калием, его много в мышцах пораженных животных. Исследования показали, что в организме эскимосов Аляски, питающихся мясом оленей, в значительных количествах содержится цезий 137. Халатное отношение к хранению и транспортировке радиационных элементов приводит к серьезным радиационным загрязнениям.

При ядерном  взрыве образуется громадное количество мелкой пыли, которая долго держится в атмосфере и поглощает значительную часть солнечной радиации. Расчеты  ученых показывают, что даже при  ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание (“ядерная зима”), которое неизбежно приведет к гибели все живое на Земле.

Экологические проблемы биосферы.

Экологические проблемы биосферы - это парниковый эффект, истощение озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс круговорота кислорода  и углерода в биосфере, отходы производства, сельского хозяйства, производство энергии (ГЭС наносят урон природе  и людям - затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые  препятствия на путях миграций проходных  и полупроходных рыб, поднимающихся  на нерест в верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается  на жизни всех живых существ, обитающих  в реке и у реки; местное повышение  воды влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию, эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах  с высокой сейсмичностью). Все  это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного  перехода к рациональному природопользованию.

  Охрана природы  и перспективы  рационального природопользования.

Рациональное  природопользование - единственный выход  из ситуации.

Общая задача рационального  управления природными ресурсами состоит  в нахождении наилучших или оптимальных  способов эксплуатации естественных и  искусственных (например, в сельском хозяйстве) экосистем. Под эксплуатацией  понимается сбор урожая и воздействие  теми или иными видами хозяйственной  деятельности на условия существования  биогеоценозов.

Решение задачи по созданию оптимальной системы  управления природными ресурсами существенно  осложняется наличием не одного, а  множества критериев оптимизации. К ним относятся: получение максимального  урожая, сокращение производственных затрат, сохранение природных ландшафтов, поддержание видового разнообразия сообществ, обеспечение чистоты  окружающей среды, сохранение нормального  функционирования экосистем и их комплексов.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных  ресурсов должны предусматривать: