Экология как наука. Задачи экологии

- Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

- Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

Рассмотрим более подробно загрязнение  почвы тяжелыми металлами и ядохимикатами.

- Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

- Загрязнение почвы пестицидами.

Последствия загрязнения  литосферы:

Токсичные вещества накапливаются, что  способствует постепенному изменению  химического состава почв,  нарушению  единства геохимической среды и  живых организмов. Из почвы токсические  вещества могут попасть в организмы  животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы.

Контроль загрязнения  почвы.

Установление предельно допустимых концентраций вредных веществ в  почве в настоящее время находится  еще в самом начале разработке. ПДК установлены примерно для 50 вредных  веществ, преимущественно ядохимикатов, применяемых для защиты растений от вредителей и болезней. Однако почва не принадлежит к тем средам, которые непосредственно воздействуют на здоровье человека, тогда как воздух и вода вместе с загрязнителями потребляются живыми организмами.

Неблагоприятное влияние загрязнителей  почвы проявляется через трофическую  цепь. Поэтому на практике для оценки степени загрязнения почвы используются два показателя:

- предельно допустимую концентрацию  в почве (ПДК), мг/кг;

- допустимые остаточные количества (ДОК), мг/кг массы растительности. Так, для хлорофоса ПДК равна 1,0 мг/кг, ДОК=2,0 мг/кг. Для свинца ПДК=32 мг/кг, ДОК в мясопродуктах составляет 0,5 мг/кг.

   Санитарный контроль загрязнения  почвы в условиях городов осуществляется  санэпединслужбой. Под ее контролем находятся также транспортировка отходов, согласование мест складирования, захоронения и переработки.

 

Биотические сообщества.

Биотическое сообщество — это любая  совокупность популяций, населяющих определенную территорию (биотоп), это своего рода организационная единица в том смысле, что она обладает некоторыми особыми свойствами, не присущими слагающим ее компонентам — особям и популяциям. Примеры эмерджентных свойств биотического сообщества — видовое разнообразие, соотношение приспособительных типов, структура пищевой сети, биомасса и продуктивность. Главная цель экологии сообществ — установить, чем различаются такие свойства в разных экосистемах в зависимости от физических условий и видового состава. Биотическое сообщество постоянно меняет внешний облик (мысленно сравните осенний и зимний лес), при этом оно обладает собственной структурой и функциями.

Характеристика воздействия  человека на биотические сообщества.

1. сплошная вырубка лесов;

2. лесные пожары и выжигание  растительности;

3. уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вблизи карьеров, промышленных комплексов);

4.усиливающийся пресс туризма;

5. лесные пожары;

6. выкашивание, сбор лекарственных  растений и ягод, стравлении скоту и другим видам непосредственного использования;

7. множество различных видов  растений гибнут при воздействии  загрязняющими веществами, а также  в процессе мелиоративной, строительной  и сельскохозяйственной деятельности;

8. нарушение среды обитания;

9. чрезмерное добывание, промысел  в запрещенных зонах;

10. интродукция (акклиматизация) чуждых  видов;

11. прямое уничтожение с целью  защиты продукции;

12. случайное (непреднамеренное) уничтожение;

13. загрязнение среды.

Приведем только два примера, связанных с сокращением видов животных из-за непреднамеренного воздействия человека. В результате строительства гидротехнических плотин в русле реки Волга полностью ликвидированы нерестилища лососевых рыб (белорыбицы) и проходной сельди, а площади рапространения осетровых рыб сократились до 400 га, что составляет 12% от прежнего нерестового фонда в Волго-Ахтубинской пойме.

 

В центральных областях России при  ручном сенокошении гибнет 12—15% полевой  дичи, при использовании конных косилок  — 25—30%, при механизированной уборке сена— 30— 40%. В целом гибель дичи на полях при сельхозработах в семь-десять раз превышает объем ее добычи охотниками.

Последствия воздействия  человека.

Масштабное антропогенное воздействие  на биотические сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно-биосферном, так и на популяционно-видовом уровнях.

На обезлесенных территориях возникают  глубокие овраги, разрушительные оползни  и сели, уничтожается фотосинтезирующая  фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т. д.

Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических —  этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию.

Еще одно негативное экологическое последствие сведения лесов — изменение альбедо земной поверхности.

Охрана на государственном  и индивидуальном уровне.

— борьба с лесными пожарами;

— защита растений от вредителей и  болезней;

— полезащитное лесоразведение;

— повышение эффективности использования лесных ресурсов;

— охрана отдельных видов растений и растительных сообществ.

 

Основные виды воздействия на биосферу в целом: загрязнение среды опасными отходами, шумовое воздействие, биологические  загрязнения, воздействие электромагнитных полей и излучений.

Загрязнение среды отходами производства и потребления

Одной из наиболее острых экологических  проблем в настоящее время  является загрязнение окружающей природной  среды. Сконцентрированные в несанкционированных  свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (производственные).

Бытовые отходы могут находиться как  в твердом, так и жидком и реже — в газообразном состояниях. Твердые бытовые отходы (ТБО) — совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные — выбросами различных газов.

Промышленные (производственные) отходы (ОП) — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при  производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью  или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т. д.), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т. д.) и газообразные (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.). Промышленные отходы, так же, как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.

 

Опасные отходы стали проблемой  века и для борьбы с ними предпринимаются огромные усилия во всем мире. В России к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов. Радиоактивные отходы (РАО) — твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы. На территории России суммарная активность незахороненных отходов равняется 30 Чернобылям.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Диоксины обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему (“диоксиновый СПИД”) и, в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз, вызывают “синдром изнурения” — постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.

За последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в  круговорот совершенно новые, весьма токсичные  вещества, экологические последствия  от использования которых еще не изучены.

Шумовое воздействие.

Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды  шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного  уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения, в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей.

Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы и т. д. Высокие уровни шума (> 60 дБ) вызывают многочисленные жалобы, при 90 дБ органы слуха начинают деградировать, 110— 120 дБ считается болевым порогом, а уровень антропогенного шума свыше 130 дБ — разрушительный для органа слуха предел. Замечено, что при силе шума в 180 дБ в металле появляются трещины.

Основные источники антропогенного шума — транспорт (автомобильный, рельсовый  и воздушный) и промышленные предприятия. Наибольшее шумовое воздействие на окружающую среду оказывает автотранспорт (80% от общего шума). В настоящее время на автомобильных дорогах Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов России уровень шума от транспорта в дневное время достигает 90—100 дБ и даже ночью в некоторых районах не опускается ниже 70 дБ (предельно допустимый уровень шума для ночного времени — 40 дБ).

Официальные данные свидетельствуют, что в России примерно 35 млн человек (или 30% городского населения) подвержены существенному, превышающему нормативы, воздействию транспортного шума. От авиационного шума страдают несколько миллионов человек. Шумовое воздействие в крупных индустриальных городах мира — одна из наиболее острых экологических проблем современности.

 

Многочисленные эксперименты и  практика подтверждают, что антропогенное шумовое воздействие неблагоприятно сказывается на организме человека и сокращает продолжительность его жизни, ибо привыкнуть к шуму физически невозможно. Человек может субъективно не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его на органы слуха не только не уменьшается, но и усугубляется.

Шумовое антропогенное воздействие  небезразлично и для животных. В литературе имеются данные о  том, что интенсивное звуковое воздействие  ведет к снижению удоев, яйценоскости кур, потере ориентирования у пчел и к гибели их личинок, преждевременной линьке у птиц, преждевременным родам у зверей, и т. д.

Биологическое загрязнение.

Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов и др.), ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды.

Особую опасность представляет биологическое загрязнение среды  возбудителями инфекционных и паразитарных болезней. Значительные изменения окружающей среды в результате антропогенного воздействия приводят к непредсказуемым  последствиям в поведении популяций возбудителей и переносчиков опасных для человека и животных болезней.

Увеличивается количество вспышек  классической чумы свиней, оспы у овец, клещевого энцефалита и геморрагической  лихорадки среди людей.

 

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадание из лаборатории или завода в окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Помимо генно-инженерных аспектов, среди актуальных вопросов биобезопасности, имеющих важное значение для сохранения биоразнообразия, выделяют также:

- перенос генетической информации  от домашних форм к диким  видам;

- генетический обмен между дикими  видами и подвидами, в том  числе риск генетического загрязнения  генофонда редких и исчезающих  видов;

- генетические и экологические  последствия преднамеренной и  непреднамеренной интродукции животных  и растений.

Воздействие электромагнитных полей и излучений.

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле Земли, являясь первичным  периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности. Это явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечается ухудшение состояния больных, страдающих сердечно-сосудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитное поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых.