- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Предмет глобальной экологии
- •Глава 2. Концепция экосистемы
- •Глава 3. Динамика и эволюция экосистем
- •3.1. Сукцессии и климакс
- •3.2. Лимитирующие факторы
- •3.2.1. Что такое экологические факторы
- •3.2.2. Закон минимума Либиха
- •3.2.3. Закон толерантности Шелфорда
- •3.2.4. Ценность концепции лимитирующих экологических факторов
- •Глава 4. Допустимые воздействия и устойчивость экосистем
- •4.1. Экологическое нормирование антропогенных воздействий
- •4.2.Гигиеническое нормирование (токсикометрия) химических веществ
- •4.3.3Акономерности реакций организмов на вредные воздействия
- •4.4.Пределы допустимого воздействия на природные экосистемы
- •4.5. Экологическое нормирование территорий в Российской Федерации
- •Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия
- •4.6.Пределы устойчивости биосферы
- •Глава 5. Мировое развитие и экология
- •5.1. Основные этапы развития современного мира
- •5.2. Экологический кризис
- •5.3. Глобальные модели и сценарии будущего. Доклады Римского клуба
- •5.4.Техногенные катастрофы и чрезвычайные ситуации
- •5.5. Стихийные бедствия
- •5.6. Лесные пожары
- •5.7.Промышленные аварии и стихийные бедствия в Российской Федерации
- •Глава 6. Глобальные экологические проблемы
- •6.1. .Изменение климата
- •6.1.1 .Климат, климатология
- •6.1.2.Парниковый эффект
- •6.1.3.Проявления глобального потепления
- •6.1.4. Гидрологические процессы и потепление. Наводнения
- •6.1.5. Рамочная конвенция об изменении климата
- •6.2. Проблемы озона
- •6.2.1.Истощение озонового слоя в стратосфере
- •6.2.2.Тропосферный озон
- •Озона, %1
- •6.3. Загрязнение окружающей среды
- •6.3.1. Что такое загрязнение?
- •6.3.2. Закисление окружающей среды. Кислотные дожди
- •1 Данные Росгидромета за 1997.
- •6.3.4. Загрязнение атмосферного воздуха в России
- •6.3.5. Загрязнение околоземного космического пространства
- •6.3.6. Химическое и токсическое загрязнения
- •6.3.8. Радиоактивное загрязнение водных экосистем
- •6.3.9. Радиационная обстановка в Российской Федерации
- •6.4. Проблема «чистой воды»
- •6.4.1. Пресная вода и санитария
- •6.4.2. Питьевая вода и водные ресурсы Российской Федерации
- •Распределение водных объектов по их экологическому состоянию'
- •6.4.3. Мировой океан
- •6.4.4. Экологические проблемы прибрежных районов
- •6.5.Проблема отходов 6.5.1 .Опасные отходы
- •6.5.2. Радиоактивные отходы
- •6.5.3. Баэельская конвенция «о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением»
- •Б.Б.Проблемы городской среды
- •6.7. Потеря биологического разнообразия (биоразнообразия) 6.7.1. Биологическое разнообразие и распределение видов
- •Наземных экосистем
- •6.7.3.Утрата видов
- •6.7.4. Меры по сохранению биоразнообраэия
- •6.7.5. Стратегия сохранения биоразнообразия в Российской Федерации
- •Глава 7. Экологические аспекты здоровья
- •7.1. Экологическая медицина, экопатология
- •7.2. Опасность загрязнения окружающей среды
- •Т.З.Загрязнение продуктов питания
- •7.4.Медико-экологические проблемы Севера России
- •Глава 8. Мировая экологическая политика
- •8.1. Стратегия устойчивого развития
- •8.2. Повестка дня на XXI век
- •8.3. Итоги реализации Стратегии устойчивого развития. Глобальная экодинамика
- •1) Осуществить практические меры по устранению голода и нищеты;
- •2)Уменыпить разрыв уровней жизни в развитых « развивающихся странах;
- •3)Найти средства и пути для ослабления антропогенного давления на окружающую среду в глобальном масштабе.
- •8.4. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию
- •8.4.1. Основные идеи Концепции
- •8.4.2. Индикаторы и показатели экодинамики
- •8.4.3. Основные факторы, влияющие на состояние окружающей среды
- •8.5.Критика идеи устойчивого развития
- •8.6. «Рыночные отношения» в мировой экологической политике
- •Глава 9. Международная интеграция в сфере экологии
- •9.1.Основные направления и формы сотрудничества
- •8. Безопасность биотехнологий, трансгенных продуктов и продуктов
- •9.2. Международные экологические программы и проекты 9.2.1. Глобальная система мониторинга окружающей среды
- •9.2.2. Программа гсмос/вода
- •9.2.3. Международная геосфврно-биосферная программа
- •9.2.4. Глобальные системы наблюдений
- •9.2.6. Программы по изучению климата
- •9.2.6. Программа мониторинга и оценки состояния окружающей среды Арктики
- •9.2.7. Стратегический план действий в защиту Черного моря
- •9.2.8. Роль спутниковых исследований
- •9.3. Финансирование экологических проектов на международном уровне
- •9.4. Деятельность страховых компаний
- •Глава 10. Экологическая обстановка в европе
- •Заключение
- •Литература
- •Нормативные акты рф в области охраны окружающей среды и здоровья населения
- •Глава 1. Предмет глобальной экологии..............................................?
- •Глава 2. Концепция экосистемы ....*..............„...................................... 10
- •Глава 3. Динамика и эволюция экосистем...................................... 20
- •Глава 4. Допустимые воздействия
- •Глава 5. Мировое развитие и экология..............................................60
9.2.2. Программа гсмос/вода
С 1977 г. ряд международных организаций (ЮНЕП, ВОЗ, ЮНЕСКО, ВМО) ведут сотрудничество в осуществлении первой глобальной Программы мониторинга и оценки качества воды рек, озер, водохранилищ и подземных вод (ГСМОС/ВОДА) в рамках глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС).
Материалы, документы и руководства, разработанные в рамках Программы, нашли отражение в многочисленных публикациях.
К настоящему времени создана стандартизованная глобальная сеть, проведен анализ актуальных вопросов: глобальной оценки качества пресной воды и состояния пресноводных экосистем, опасности воздействия различных загрязняющих веществ, прежде всего токсичных, а также анализ влияния разрушительной практики землепользования.
Выполнены исследования по выявлению и количественному описанию общих тенденций изменений качества воды, определены причины наблюдаемых тенденций, выявлены специфические проблемы ряда географических регионов. В настоящее время акцент перенесен с мониторинга на интерпретацию данных, дальнейшие оценки и анализ тенденций на глобальном и региональном уровнях, а также обеспечение гарантий качества информации. Качество воды в значительной мере связано с водопользованием и уровнем экономического развития стран. Трудности глобальных оценок зависят от проблем со сбором и анализом данных о токсическом загрязнении пресных вод в развивающихся странах.
Глобальный Центр данных по Программе находится в Канаде (г. Берлингтон).
Россия официально является членом сети ГСМОС/ВОДА с 1992 г. Участие России не только встретило поддержку, но и оказалось весьма значимым. Переход от политики закрытой информации о загрязнении окружающей среды к сегодняшней открытой политике позволило России стать частью этой международной программы. Функции национального центра по реализации Программы выполняет Гидрохимический институт Росгидромета г. Ростова-на-Дону. Экономические трудности в настоящее время являются тормозом в реализации Программы в России.
9.2.3. Международная геосфврно-биосферная программа
Задача изучения Земли как целостной природной системы Поставлена Международной геосферно-биосферной программой (МГБП), осуществление которой началось с 1986 г.
В основу этой исследовательской программы положены междисциплинарные исследования по ряду «ключевых» проектов. В основном проекты ориентированы на изучение изменений климата. Руководителями большей части проектов были ученые и специалисты США; у нас эту задачу взяла на себя программа «Глобальные изменения природной среды и климата». Работы выполняются на основе широкого применения космических средств наблюдений.
МГБП предусматривает разработку семи «ключевых» направлений:
1.Закономерности химических процессов в глобальной атмосфере и роль биологических процессов в круговоротах малых газовых компонентов. Проекты, выполняемые по этим направлениям, ставят целью, в частности, анализ последствий изменений'содержания озона в стратосфере на проникновение к земной поверхности биологически опасной УФ-ра-диации, оценку влияния аэрозолей на климат и др.
2. Влияние биогеохимических процессов в океане на климат и обратные влияния. Проекты включают комплексные исследования глобального газообмена между океаном и атмосферой, морским дном и границами континентов, разработку методик прогнозирования реакции биогеохимических процессов в океане на антропогенные возмущения в глобальном масштабе, изучение эвфотической зоны Мирового океана.
3.Изучение прибрежных экосистем и влияния изменений землепользования.
4. Взаимодействие растительного покрова с физическими процессами, ответственными за формирование глобального круговорота воды. Проводятся исследования по программе Глобального эксперимента по изучению круговорота энергии и воды как дополнение к исследованиям по Всемирной программе исследований климата.
5.Влияние глобальных изменений на континентальные экосистемы. Разрабатываются методики прогноза воздействий изменений климата, концентрации углекислого газа и землепользования на экосистемы, а
231
230
также обратных связей, исследуются глобальные изменения экологического разнообразия.
6.Палеоэкология и палеоклиматические изменения и их последствия. Проводятся исследования с целью реконструкции истории изменений климата и окружающей среды за период с 2000 г. до н.э. с временным разрешением не менее 10 лет.
7. Моделирование земной системы с целью прогноза ее эволюции. Создаются численные модели в глобальном масштабе, делаются количественные оценки взаимодействия глобальных, физических, химических и биологических интерактивных процессов в земной системе на протяжении последних 100 тыс. лет и др.
Центральный проект МГБП — «Глобальный анализ, интерпретация, моделирование» (Global Analysis, Interpretation and Modeling ). Анализ полученных по проекту данных породил сомнения во всемогуществе математического моделирования. Трудности связаны с тем, что моделирование, успешно работавшее на глобальном уровне, оказалось в затруднении на региональном уровне. Результативность его существенно снижалась при упрощении набора рассматриваемых факторов и абстрагирования от неравновесных и переходных состояний.
Наиболее важные выводы, полученные при подведении итогов МГБП за период 1986—1996 г., а также возможные действия для снижения негативных последствий антропогенного воздействия сводятся к следующему1:
1. Наиболее ярким интегральным индикатором состояния биосферы служит газовый состав атмосферы, исследования которого проводились в рамках проекта «International Global Atmospheric Chemistry». Его изменения на протяжении последних десятилетий вызваны промышленной и сельскохозяйственной деятельностью. Особенностью атмосферы Земли является отсутствие термодинамического равновесия, что является прямым следствием взаимодействия биосферы и атмосферы. Это взаимодействие реализуется через фотосинтез и дыхание, микробную активность в почвах и ветлендах2.
Взаимодействие океана с атмосферным аэрозолем служит побудительным процессом образования облаков, роль которых в изменении климата еще количественно не определена. В исследованиях по проекту океан рассматривался как резервуар углекислоты; карбонатное равновесие в нем регулирует в зависимости от температуры поглощение или выделение углекислоты в атмосферу. Модели привели к выводу о глобальном поглощении углерода океаном в пределах 2±0,8 Гт в год. Региональные модели показали правомерность этого вывода для Тихого, но не для Южного океана, экваториальной зоны или Северной Атлантики. Региональные особенности имеют решающее значение для перераспределения потоков тепла в рамках общего баланса.
^Кондратьев К. Я., Данченко В. К., 1999.
'Ветленд — территории, переходные между наземными глубоководными экосистемами, влажные среды обитания, периодически заливаемые водой.
Сформулировано два подхода к регулированию антропогенного изменения климата: снижение антропогенной эмиссии парниковых газов или адаптация хозяйства к таким изменениям.
Установлен «удобрительный» эффект углекислоты. Оказалось, что все экосистемы увеличивают первичную продукцию при росте концентрации углекислоты, но северные — в наименьшей степени. Удвоение может вызвать не более, чем 5%-ный рост урожая. Эффект существенно зависит от времени, скорости миграции, ландшафтных процессов.
2. Работами по проекту «Биосферные аспекты гидрологического цикла» (Biospheric Aspects of Hydrological Cycle) установлено, что вклад испарения воды растительным покровом в глобальный гидрологический цикл весьма значителен. Сделано заключение о том, что пресная вода контролирует гидрологический и биогеохимический циклы, а также условия жизни населения.
3.Соответствие разработанных моделей реальной истории климата на Земле проверялось в рамках проекта «Глобальные.изменения в прошлом» (Past Global Changes). На основе анализа колонок льда с антарктической станции «Восток» за период примерно 100 тыс. лет сделан вывод о четкой корреляции между .содержанием в атмосфере диоксида углерода, метана и температурой, что, на первый взгляд, подтверждает существование парникового эффекта. Однако была обнаружена хорошая корреляция и между положением Земли относительно Солнца и циклами Миланковича1 с периодичностью в десятки тысяч лет. В любом случае, каковы бы ни были антропогенные изменения климата, они накладываются на его естественные вариации, масштаб которых может превышать влияния, обусловленные изменением поверхности Земли и эмиссии парниковых газов.
Дальнейшие исследования привели к принципиально новым заключениям. Оказалось, что в хорошо изученном регионе Северной Атлантики большие и резкие изменения климата происходили в течение немногих десятилетий. Так, еще в 1989 г. анализ колонок льда в Гренландии показал, что в конце дриаса произошло резкое потепление.
Результаты исследований льда в Гренландии и донных осадков в Северной Атлантике, проведенные европейскими и американскими специалистами и опубликованные в 1993 г., подтвердили большие и быстрые колебания температуры, которые происходили на протяжении 110 тыс. лет и превосходили колебания за последние 10 тыс. лет. Так, подъем температуры на 5°С мог происходить за несколько десятилетий. Ключевую роль в изменении климата играла циркуляция глубоких вод.
Молодой дриас занял 1700170 лет и закончился внезапным подъемом температуры на 7°С и удвоением атмосферных осадков 11,64 тыс. лет назад. Затем между 110 и 15 тыс. лет назад выявлено 23 стадии, длительностью от 500 до 2000 лет с резкими, на много градусов изменениями температуры, удвоением аккумуляции снега, увеличением на порядок
1 Циклы Миланковича отражают вариации орбитальных параметров.
232
233
пыли и морской соли, чередованием слоев, насыщенных метаном, с холодными, сухими, пылевыми промежутками, содержащими мало метана. Данные для этого периода хорошо согласуются с данными антарктической станции «Восток», тогда как данные, относящиеся ко времени более 110 тыс. лет назад, расходятся.
Таким образом получены значительные расхождения данных из разных регионов. Переход от дриаса к пребореальному климату 1,5 тыс. лет назад был очень резким, и температура в Центральной Гренландии возросла за несколько десятилетий на 7°С. Еще быстрее менялись осадки, удваиваясь за 1-3 года. Перестройка циркуляции атмосферы происходила в течение 5-20 лет. В Норвежском море температура изменилась на 5°С менее чем за 40 лет. В конце последнего ледникового максимума температура в Северо-Восточной Атлантике поднялась на 10°С за 400 лет.
Американские специалисты полагают, что события быстрого похолодания возможны в течение нынешнего межледниковья. Современное меж-ледниковье в голоцене и прошлое 130-120 тыс. лет назад имеют много сходного: они относительно короткие (10 тыс. лет) и начинаются колеблющимся, но довольно быстрым потеплением, завершающим ледниковый период. Потепление затем переходит в постепенное похолодание. Начиная с 5 тыс. лет назад и особенно быстро 2,5 тыс. лет назад высокие широты охлаждались; причины последнего потепления остались неясными.
В целом ответ на изменение инсоляции — нелинейный, особенно в Северной Атлантике и прилежащих континентах, что свидетельствует о ведущей роли периодических изменений циркуляции океана в изменении климата. Палеоклиматические данные указывают на то, что климатическая система в течение последнего ледниковья и, возможно, межледниковья переключалась за немногие годы-десятилетия с одного режима на другой, существенно отличный от первого.
Выводы из исследований по проекту «Past Global Changes» таковы:
1.Антропогенные влияния накладываются на естественную изменчивость природных процессов, понимание и прогноз последствий возрастания концентрации парниковых газов требуют соответствующих знаний.
2.Ледяные керны указывают на резкое возрастание концентрации парниковых газов за последние 100 лет, до этого времени она была относительно постоянной.
3.Ледяные керны указывают на параллельное изменение концентрации парниковых газов и глобальной температуры.
4. Комплекс палеоклиматических данных: древесные кольца, льды, осадки,— показывают, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем за последние 150 лет (в период инструментальных наблюдений).
5. Воздействие изменений климата на природные системы в прошлом было глубоким и далеко превосходящим то, которое допускает современное общество. В палсоклимате отмечено изменение уровня озер, режима рек, случаи экстремальных событий (засухи, наводнения). При повторения этих событий в будущем к ним могут не адаптироваться многие социальные и экономические системы.
6. На промежутках времени больших, чем межледниковье, в котором мы живем, система атмосфера-океан в высокой степени нестабильна. Резкие колебания климата, происходящие на протяжении немногих десятилетий, связаны с мощными изменениями циркуляции океана.
Если глобальный тепловой баланс Земли действительно зависит от парникового эффекта, накладывающегося на космические закономерности поступления энергии от Солнца, то региональные особенности климата определяются прежде всего колебаниями циркуляции вод океана в масштабах десятилетий. Предположительно, эти изменения обусловлены подповерхностными течениями, связанными с меридиональным переносом тепла или холода.
Таким образом, хронология палеоклиматических событий показала большую изменчивость климатической системы вне всякого влияния человека. Размах естественных колебаний превосходил возможные изменения климата под влиянием парникового эффекта газов, поступающих в атмосферу за последние два столетия в результате антропогенного воздействия. Например, содержание метана в современной атмосфере Земли в 6 раз превышает его максимальное содержание 150 тыс. лет назад, полностью изменился растительный покров в зоне распаханных степей.
Высказывают мнение, что человечество должно приспосабливаться к изменению климата или минимизировать влияние на природные системы, а не пытаться регулировать процесс.
В результате работ по МГБП интерес значительно сместился от глобальной циркуляции атмосферы к циркуляции воды в океане. В рамках проекта «Изучение глобальных потоков в океане» (Joint Global Ocean Flux Study) установлено, что океан играет важную роль в меридиональном переносе тепла к полюсам, модифицируя глобальный климат.
Предположение о том, что океан меняется очень медленно, оказалось .неверным. По Атлантическому океану к западу от Англии прокатываются тепловые волны с амплитудой 0,05°С в десятилетний период. В субтропиках за последние 45 лет вода на глубине 1100 м нагревалась на 1°С за столетие, что было обусловлено смещением вертикальной структуры океана. Напротив, вода Северной Атлантики за последнее десятилетие охладилась на 1,15°С и опреснилась. В отдельных критических зонах небольшие колебания в плотности воды, обусловленные вымороженном или таянием, могут существенно повлиять на латеральное движение воды под поверхностью и, соответственно, на перенос тепла и климат.
Точка зрения на океан как резервуар тепла с разделением на две стратифицированные зоны — поверхностную и глубоководную, не оправдалась. Критической для климата европейской части России оказалась глобальная циркуляция вод океана.
Итогом работ по МГБП в целом является падение интереса к парниковому эффекту и смещение приоритетов в сторону использования Земли и изменения ее покрова, устойчивого развития, а также уязвимость систем, доступность воды, здоровье человечества.
234
235