Николаев А.С. Экология учебное пособие

при этом на полюсах температура возрастет более, чем на 10оС. Парниковый эффект имеет как отрицательные так и положительные последствия.

Отрицательные последствия – это повышение уровня Мирового океана. Сейчас оно составляет примерно 25 см за столетие [9]. При дальнейшем повышении температуры к концу 21 в. уровень океана может повысится до 0,5-2 м. Это приведет к возникновению многих сложных экологических проблем в прибрежной зоне океана, например, произойдет затопление приморских равнин. К отрицательным последствиям регионального масштаба можно отнести деградацию «вечной» мерзлоты, которая создает ряд социально-экономических проблем.

К положительным последствия парникового эффекта можно отнести активизацию процессов фотосинтеза и, следовательно, увеличение продуктивности естественных лесных формаций. Проведенные исследования в ряде стран (в Англии, США, Швеции, Австрии, Германии и др.) по изучению культурных растений в лабораторных условиях при повышенной концентрации СО2 показали, что происходит увеличение листовой поверхности, биомассы растений, урожайности. Например, урожайность хлопка, при удвоении концентрации СО2, возрастает на 124%, помидоров и баклажан – на 40%, пшеницы, риса и подсолнечника – на

20% [9].

Несмотря на положительные последствия, парниковый эффект представляет сложную экологическую проблему, так как

121

повышение уровня океана может отрицательно сказаться на жизни населения более 30 стран мира. В целях рационализации природопользования и сдерживания климатических изменений, в г.Киото (Япония, 1997 г.) достигнуто международное соглашение о введении квот на выбросы СО2 при осуществлении хозяйственной деятельности.

Хозяйственная деятельность человека обусловливает самые разнообразные типы загрязнений, которые, согласно [9] можно подразделить на три основных: биологическое, химическое, физическое. Учитывая сведения [24], добавим информационное загрязнение и приведем классификационную схему загрязнений (рис.3.5). Представленная схема условна и не претендует на универсальность, например в [29] приведена более обширная и подробная классификация загрязнений экологических систем, но и она не универсальна.

122

Загрязнение

другие

Рис. 3.5. Основные типы загрязнений окружающей среды

Биологическое загрязнение – это привнесение в экологические системы чуждых им растений, животных и микроорганизмов. Оно часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов (колорадский жук в Европе). В ряде случаев новые виды оказываются более конкурентоспособными и начинают вытеснять местные: американская норка – европейскую, ондатра – выхухоль и др. На территории России произрастает более 100 видов сорных растений, занесенных из других стран, в частности амброзия полыннолистная, пыльца которой является сильным аллергеном. В населенных пунктах наличие

123

свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов приводят к резкому увеличению санитарных животных: крыс, ворон, насекомых и пр. Значительный вклад в биологическое загрязнение среды вносят предприятия промышленного биосинтеза, производящие антибиотики, вакцины, сыворотки, ферменты и т.п., в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.

Глобальные экологические проблемы, связанные с химическим загрязнением, обсуждены выше (кислотные дожди, истощение стратосферного озона, парниковый эффект). Множество ярких примеров экологических последствий химического типа загрязнений приведено в литературе (см. например [24,25]), в частности, в учебной литературе по дисциплине «Охрана труда». В настоящее время в природной среде находится около 7-8 млн. химических вещств антропогенного происхождения, причем их арсенал ежегодно пополняют еще 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Экспертами ЮНЕСКО составлен список 200 наиболее опасных для жизни веществ. В него включены: бензол, асбест, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), бенз(а)пирен, тяжелые металлы: ртуть, кадмий, свинец и другие разнообразные красители и пищевые добавки.

Физическое и информационное загрязнения близки по природе распространения. По воздействию на живой организм

информационное загрязнение близко к биологическому. В на-

124

стоящее время в США созданы и приняты на вооружение 3 вида систем информационного оружия (ИНФОР и РЭП) [24]:

1)ИНФОР-1 – нарушает и парализует информационные системы и сети, обеспечивающие функционирование органов управления государственных и военных объектов, промышленности, транспорта, связи, энергетики, банков и других учреждений; к этому классу ИНФОР относятся «компьютерные вирусы», логические бомбы и другие.

2)ИНФОР-2 – оказывает психологическое воздействие: влияет на психику людей в направлении управления ими; есть сведения о «вирусе-666», который обладает способностью губительно воздействовать на психо-физиологическое состояние оператора ЭВМ. Этот вирус-убийца выдает на экран особую цветовую композицию, погружающую человека в некоторый гипнотический транс, вызывающий у него такое подсознательное восприятие, которое резко изменяет функционирование сердечнососудистой системы, вплоть до блокировки сосудов головного мозга. Разработано новое научное направление – компьютерной психотехнологии, позволяющей направленно воздействовать на группу людей, а с помощью психокоррекции и на массы людей

[24].

3)Радиоэлектронное подавление (РЭП) – осуществляется автоматически наземными, корабельными и авиационными системами поставки помех.

125

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды (см. рис.3.5). Оно включает: тепловое, шумовое, электромагнитное, радиоактивное, световое загрязнения. В последнее время обращают особое внимание на электромагнитное загрязнение, связанное с высоковольтными линиями электропередач, функционированием электроподстанций, радио- и телепередающих станций, а также с использованием микроволновых печей, компьютеров, радиотелескопов. Исследования американских и скандинавских ученых показали, что при пользовании видеотерминалами, создающими сильные магнитные поля (в диапазоне низких частот), у женщин возросло число выкидышей, отмечено ухудшение остроты зрения и развитие катаракты у операторов персональных компьютеров. Установлено, что электромагнитные поля, создаваемые линиями высоковольтных передач, электротранспортом, способствуют возникновению онкологических заболеваний. Поэтому в 1993 году крупнейшие компании США по производству компьютеров создали фонд по изучению их влияния на здоровье человека.

Физическое загрязнение в большинстве случаев проявляет свое негативное воздействие на живые организмы посредством передачи энергии, но и само по себе антропогенное потребление энергии и выработка антропогенной энергии имеют всеобщие экологические последствия.

126

Избыточное антропогенное потребление энергии. Энер-

гия, необходимая людям поступает из окружающей среды по двум каналам: биотическому и абиотическому; и расходуется на создание различных видов продукции, обогрев, передвижение и т.п. При этом абсолютно четко очерчен предельный порог потребления, переход за который приводит к деградации биосферы и гибели самого человечества.

Человечество, как популяция из крупных организмов может стабильно существовать в биосфере без дополнительных энергозатрат на поддержание замкнутых биогеохимических круговоротов элементов при величине потребления энергии порядка всех других хордовых (позвоночных) организмов биосферы. При этом, по мнению В.Г. Горшкова [13,14] существующих возобновимых источников энергии (биотический канал) будет достаточно для обеспечения высокоразвитой индустрии с замкнутым круговоротом химических элементов. То есть затраты на охрану окружающей среды будут минимальными. Однако современное антропогенное потребление продуктов биосферы в десятки раз больше потребления диких позвоночных и не может быть стационарно обеспечено энергетикой биосферы. Необходимо либо снижение численности народонаселения, либо людям потребуется сконструировать аналог современной биосферы с мощностью в десятки раз большей (порядка 1015 Вт), чем потребляемая людьми мощность сегодня (около 2·1013 Вт). Энергпотребление в таких масштабах даже при наличии неограниченных

127

запасов невозобновимых источников энергии (типа термоядерной энергии) или за счет перераспределения солнечной энергии

нарушает стабильность климата Земли [14].

При отказе от замкнутых круговоротов элементов за счет использования концентрированных ископаемых источников можно игнорировать законы распределения и потребления в биосфере. В этом случае для временного поддержания существующей величины антропогенного потребления продукции биосферы необходимо дополнительное энергопотребление на 2 порядка меньше, чем в предыдущем случае, а именно порядка 1013 Вт (современное потребление), или в 4-6 раз больше [14]. Но время существования общества с такой величиной антропогенного потребления продукции биосферы определяется продолжительностью истощения источников невозобновимых ресурсов.

Таким образом, возможность устойчивого существования общества людей в глобальном масштабе определяется величиной антропогенного потребления энергии основанного на использовании возобновимых, относительно возобновимых и неисчерпаемых ресурсов, и согласно [13] ее значение составляет порядка 1012 Вт. Эта величина установлена на базе анализа функционирования естественных экосистем, не нарушенных антропогенным воздействием. О допустимых пределах потребления чистой первичной продукции растений представителями разных групп живых организмов сказано в п.2.1; при этом потребление пищи, выражаемое в единицах массы всегда можно заменить эквивалент-

128

ными энергетическими величинами. При организации хозяйственной деятельности (деятельности направленной на потребление) необходимо исходить из правила 10 процентов, основанного на представлениях об экологических пирамидах: среднемак-

симальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% (от 7 до 17%) энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы (и теряющего энергию трофического уровня) последствиям [31].

Поскольку вполне достоверно определена допустимая величина глобального антропогенного потребления (потока) энергии ~1012 Вт, необходимо на международном уровне определить ее распределение между государствами, в противном случае человечество ожидает судьба вымерших биологических видов.

Антропогенный поток потребления энергии характеризует и расход природных ресурсов и степень загрязнения окружающей природной среды. Развитие общества и увеличение численности людей неизбежно ведут к росту энергопотребления.

Сужение биоразнообразия: сокращение лесов, плодородных земель, невозмущенных людьми территорий, опустыни-

вание. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость биосферы в целом, поскольку оно обеспечивает большее число связей в экологических системах. Изучение биоразнообразия включает документирование его структуры, состава, глобального распределения и анализ всей иерархии биосистем от молекул до биосферы;

129

разработку на этой основе рациональных мер по защите биоразнообразия на локальном, региональном и глобальном уровне с непременным учетом уникальности каждой формы жизни на Земле. В настоящее время на нашей планете существует более 1,5 млн. видов животных и около 500 тыс. видов растений [9]. Следует помнить, что каждый вид занимает свою собственную экологическую нишу, отвоеванную у других в ходе конкурентной борьбы. Такая специализация организмов позволяет им, с одной стороны, наиболее полно использовать все пригодное для жизни пространство и источники пищи, а с другой – «обслуживать» друг друга, функционировать на благо всего сообщества, даже если речь идет о хищниках и жертвах. В случае исчезновения вида по каким-либо причинам его экологическую нишу рано или поздно занимает другой вид, способный выполнять те же функции в сообществе, что и исчезнувший вид, т.е. происходит экологическое дублирование. Такого рода распределение видов настолько закономерно, что, зная параметры какой-либо ниши, оказавшейся свободной, можно описать вид, который должен ее занять. Например, важнейшие характеристики вируса СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) были предсказаны почти за 10 лет до его широкого распространения в связи с освобождением экологических ниш, ранее занимаемых побежденными человеком инфекционными болезнями [18].

В литературе по экологии приводится множество сведений об истощении, подчас катастрофическом, соответствующих при-

130