книги / Основы общей экологии. Прикладная экология

ний катастрофического характера, приводящих к значительному материальному ущербу и человеческим жертвам.

Карст широко распространен в мире и на территории России. Карстовые провалы и процессы разуплотнения грунта, вызванные этим процессом, встречаются в Башкирии, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на среднем Урале и Северном Кавказе и во многих других местах. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными. Карст представлен разнообразными формами проявления – воронки, поноры, колодцы, котловины, суходолы, карстовые поля, ниши, пещеры, шахты. Наиболее типичными являются воронки с диаметром до сотен метров, глубиной от 1–2 до 30–50 м и более. Иногда воронки встречаются группами или, будучи приуроченными к зоне тектонического нарушения, вытягиваются в цепочки. Котловины образуются в результате слияния воронок и обычно имеют вытянутую форму. Протяженность их может достигать 1–2 км и более, а глубина – десятков метров. В районах развития карста резко ослаблен или полностью отсутствует поверхностный сток, так как атмосферные осадки и талые снеговые воды поглощаются воронками, пещерами и т.д. Распространение карста на площадях, сложенных растворимыми породами, вполне закономерно. Карстовые формы тяготеют к локальным поднятиям, а в их пределах – к зонам тектонических нарушений. Хозяйственное освоение закарстованных пород ведет к образованию новых провалов и других проявлений.

Подтопление – пример ответной реакции геологической среды на антропогенное воздействие. Под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин. Подтопление территорий негативно влияет на экологическое состояние, вызывая переувлажнение и заболачивание, активизацию оползневых процессов и карстообразование. Как правило, в лессовых грунтах возникают просадки, в глинистых – засоление почв с угнетением расти-

71

тельности, химическим и бактериальным загрязнением грунтовых вод. Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека. Это утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен – оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив садов, скверов, подпор подземных вод глубокими фундаментами, фильтрация из водохранилищ, прудов – охладителей АЭС и др.

К числу основных техногенных воздействий на объекты литосферы в пределах урбанизированных территорий относят статические и динамические нагрузки, тепловые, электрические и другие воздействия.

Наиболее распространены статические нагрузки. Под действием статических нагрузок от капитальных сооружений, достигающих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения до глубин 70–100 м. Наибольшие изменения могут наблюдаться при строительстве в криолитозоне (вечномерзлых льдистых породах), на участках залегания которых часто наблюдаются оттаивание, пучение и другие неблагоприятные процессы, а также в сильносжимаемых породах, например заторфованных, илистых и др.

Динамические нагрузки – вибрации, удары, толчки и др. типичны при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т.д. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, водонасыщенные лессы, торф и др.). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются (равномерно или неравномерно), структурные связи нарушаются, вероятны внезапные разжижения и образование оползней, отвалов, плывунов и других геологических процессов. Сложным видом динамических нагрузок являются направленные взрывы в горнорудной промышленности и ликвидация объектов строительства: действие таких взрывов сходно с сейсмическими нагрузками средней мощности.

72

Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород повышается до 40–50 °С, а иногда и до 100 °С и более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000–1600 °С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства. Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды: почвы, подземные воды, растительность. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

Статическое, динамическое, тепловое и электрическое воздействие формирует не только процессы физического воздействия, но и влияет на интенсивность проявления химического загрязнения литосферного пространства и связанных с ним компонентов окружающей среды.

4.3. Воздействия на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Она является естественным фундаментом земной поверхности. Изъятие эксплуатационных запасов недр сопровождается влиянием на компоненты окружающей среды. Основное природное богатство недр – минерально-сырьевые ресурсы, т.е. совокупность полезных ископаемых. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки – важная цель недропользования.

73

Экологическое состояние недр определяется характером и мощностью воздействия на них горнодобывающей, строительной и иной деятельности. В России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие – Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м.

Недра нуждаются в постоянной защите, в первую очередь от истощения запасов сырья, а также от загрязнения, обусловленного размещением отходов и проникновением загрязненного стока.

В наше время недра рассматриваются не только в качестве источника полезных ископаемых, но и как часть среды обитания человека в связи со строительством метрополитенов, освоением подземных пространств городов, строительством гидротехнических сооружений и возведением объектов гражданской обороны и т.д.

Контрольные вопросы

1.Назовите основные виды деградации почв. Какие виды воздействия приводят к деградации почвенных ресурсов?

2.Какие виды эрозионных процессов характерны для почв Поволжья и Западного Урала?

3.Какие виды химической деградации почв имеют долговременные последствия и характеризуются косвенными экологическими ущербами?

4.К каким последствиям в почвенных экосистемах ведут аварийные разливы нефти и нефтепродуктов?

5.Перечислите и приведите характеристику негативных последствий техногенного воздействия на литосферу.

6.На какие группы опасностей делят экзогенные геологические процессы по причинам их инициирующим?

74

Глава 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОТИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА. ОСОБЫЕ ВИДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СРЕДУ

Термин «биоразнообразие», или «биологическое разнообразие», означает совокупность всех форм жизни, существующих на Земле. Конвенция Организации Объединенных Наций (ООН) о биологическом разнообразии трактует это понятие как вариабельность живых организмов из всех источников, включая, среди прочего, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются [15]. Согласно Конвенции, понятие биоразнообразия включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Биоразнообразие является одним из факторов оптимального функционирования экосистем и биосферы в целом, поскольку оно обеспечивает устойчивость экосистем к внешним стрессовым воздействиям и позволяет экосистемам сохранять состояние подвижного равновесия (гомеостаза). Важнейшая функция биоразнообразия заключается в том, что оно позволяет не только формировать множество биологических сообществ, отличающихся по структуре, форме и функциям, но и обеспечивает саму возможность их формирования.

Хозяйственная деятельность человека, сопровождающаяся разрушением природного местообитания и сокращением биоразнообразия, с каждым последующим десятилетием становится все более интенсивной. При этом скорость изменения экосистем под влиянием хозяйственной деятельности человека намного превышает темпы их естественного саморазвития. Антропогенное воздействие представляет собой мощный фактор, оказывающий влияние на экологические связи, видовой состав и структуру растительных и животных сообществ в экосистемах.

75

5.1. Воздействие на растительные сообщества

Леса являются важной составной частью окружающей природной среды. Как экосистема лес выполняет разные функции (водоохранную, климаторегулирующую, противоэрозионную, оздоровительную), одновременно являясь уникальным природным ресурсом (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Функции леса в природе и жизни человека

Леса занимают почти половину территории нашей страны. Запасы древесины в России оцениваются в 80 млрд м3, что составляет более 20 % от мировых запасов. По оценкам американского бизнес-сайта «24/7 Уолл-стрит» [16], стоимость российских запасов древесины составляет $ 28,4 трлн, что обеспечивает России первое место среди всех стран мира по объему запасов этого ценнейшего природного ресурса.

Влияние лесов на окружающую природную среду многообразно. К основным функциям лесов как компонента биосферы относятся:

–генерация кислорода в процессе фотосинтеза;

–регулирование баланса воды и непосредственное влияние на водный режим как на занятых лесами, так и на прилегающих территориях;

76

–снижение отрицательного воздействия засух и суховеев, сдерживание движения подвижных песков;

–смягчение климата, способствование повышению урожая сельскохозяйственных культур;

–поглощение и преобразование части атмосферных химических загрязнений;

–защита почв от неблагоприятных геологических процессов, включая водную и ветровую эрозию, сели, оползни, разрушение берегов;

–создание нормальных санитарно-гигиенических условий, благотворное воздействие на психику человека, рекреационное значение.

Характер и масштабы антропогенного воздействия на лес менялись в процессе эволюции человеческого общества. По оценкам ученых, первый экологический кризис антропогенного происхождения произошел уже в конце палеолита – начале неолита, т.е. на стадии собирательства, охоты и рыболовства. Площадь равнинных лесов Европы начала уменьшаться вследствие вырубки и применения человеком огня. Дальнейшее развитие человеческой цивилизации с появлением скотоводства и земледелия привело к значительному усилению антропогенного воздействия на леса (табл. 5.1) [17].

Антропогенное воздействие на растительный мир в целом и на леса в частности может быть прямым и косвенным. Виды прямого воздействия:

–сплошная вырубка лесов;

–лесные пожары и выжигание растительности;

–уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры;

–вытаптывание и гибель растений, загрязнение мусором вследствие туризма.

Косвенное воздействие представляет собой изменение условий среды обитания в результате антропогенного загрязнения атмосферного воздуха, воды и почвы. Косвенное воз-

77

действие способствует нарушению внутриэкосистемных связей и может привести к гибели лесной экосистемы.

Таблица 5.1

Масштабы и причины сокращения площадей лесов по континентам

Скорость уничтожения лесов в значительной степени зависит от региона. В настоящее время скорость вырубки лесов наиболее высока и постоянно возрастает в развивающихся государствах, расположенных в тропиках. В 1980-х гг. площадь тропических лесов уменьшилась на 9,2 млн га, а в последнее десятилетие XX в. – на 8,6 млн га. В результате сокращения площади тропических лесов снижается поступление кислорода в атмосферу, увеличивается парниковый эффект и потепление климата, усиливается эрозия почв, растет частота засух, пыльных бурь, загрязняются и нарушаются системы водоснабжения, растет число наводнений и в целом подвергаются разрушительному воздействию природные экосистемы и их генофонд [17]. В то же время для естественного восстановления леса после сплошной рубки требуются

78

многие десятки лет, а для достижения климаксной фазы необходимы сотни лет.

Карту лесов мира и изменение площади лесных массивов можно проанализировать с помощью проекта «Глобальное наблюдение за лесами» (Global Forest Watch), запущенного в 2014 г. компанией Google в сотрудничестве с Институтом мировых ресурсов и еще сорока организациями [18]. Опубликованные на сайте проекта фотографии со спутников НАСА за последние 13 лет и встроенные алгоритмы обработки изображений позволяют детально подсчитать объемы потерянных и вновь выросших лесов на конкретной территории за выбранный период времени. Например, в России за период 2000–2013 гг. потери лесов составили 36,5 млн га, при этом выросло 16,2 млн га леса; таким образом, на данном временном интервале наша страна занимает первое место в мире по сокращению площади лесных массивов.

Крайне негативно на лесные экосистемы влияют лесные пожары. Главной причиной лесных пожаров является небрежное обращение людей с огнем: незатушенные костры, брошенные горящие окурки, спички и пр. В зонах тропических лесов пожары нередко образуются вследствие целенаправленного выжигания человеком лесных массивов в сельскохозяйственных целях. В результате лесных пожаров ухудшается состав леса, сокращается прирост деревьев, нарушаются связи корней с почвой, увеличивается количество буреломов, уничтожается кормовая база диких животных и гнездовья птиц. Выжженная сильным пламенем почва утрачивает способность к удержанию питательных веществ, в ней полностью нарушается влагообмен. Потенциальную угрозу для людей представляют вспышки инфекционных заболеваний, которые могут возникнуть вследствие быстрого заселения пожарища различными насекомыми.

Помимо прямого уничтожения растительности при возведении объектов хозяйственной инфраструктуры – автомо-

79

бильных и железных дорог, карьеров для добычи полезных ископаемых, промышленных комплексов, большой ущерб лесным ресурсам наносит переувлажнение почвы, подтопление в результате строительства гидроэлектростанций, затопление при создании водохранилищ.

Все более значительными факторами деградации лесов

впоследние годы становятся косвенные виды воздействия,

впервую очередь – загрязнение промышленными выбросами и выхлопными газами. Токсичные вещества поступают в окружающую среду в виде газообразных выбросов или с кислотными осадками, отрицательно воздействуют на важные ассимиляционные функции растений, резко нарушают метаболизм и приводят к различным заболеваниям. Так, от воздействия пыли цементных заводов, известняка и кремниевых пород у растений забиваются устьица, разрушается хлорофилл, а на поверхности листьев образуется корка. Продолжи-

тельное воздействие низких концентраций SO2 приводит к сильному ингибированию процессов фотосинтеза и снижению дыхания. Диоксид серы поступает внутрь листа при дыхании и угнетает жизнедеятельность клеток, в результате листья растения сначала покрываются бурыми пятнами, а затем засыхают [9].

Существенный ущерб растительности наносят кислотные осадки, когда вместе с атмосферными осадками на землю выпадают серная и азотная кислоты. Кислотные осадки образуются при соединении таких продуктов сгорания ископаемых видов топлива (угля, нефти, газа), как диоксиды серы и оксиды азота, с атмосферной влагой. Такие осадки оказывают негативное воздействие на листву и хвою деревьев, на зеленый ассимиляционный аппарат травянистых растений [9].

На жизнедеятельность растений крайне отрицательно влияют автомобильные выхлопные газы, содержащие такие токсичные соединения, как оксиды углерода, альдегиды, неразложившиеся углеводороды топлива, соединения свинца.

80