Экологические проблемы человечества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Какова структура современной экологии как науки?

2. Что такое «гомеостаз экосистемы» и «равновесие в природе?

3. Что такое «озоновые дыры»?

4. Что такое «экологический кризис» и при каких условиях он возникает?

5. Что такое «экологический мониторинг» и каковы его задача и структура?

6. Какой экологический ущерб наносит эрозия почв?

Литература

Введение

экология мониторинг эрозия природа

Оформление экологии как части биологической науки относится к середине XIX в. и связывается в первую очередь с именем Э. Геккеля (1834-1919). Однако истоки экологических знаний прослеживаются с древности. Еще в трактате Гиппократа «О воздухе, воде и местности» (около 390 г. до н. э.) содержатся сведения о влиянии условий окружающей среды на здоровье человека. Некоторые факты и трактовки экологической направленности встречаются в трудах Аристотеля ("О возникновении животных» ок. 340 г. до н. э.), а также в сочинениях Лукреция (I в. до н. э.) и Плиния (I в. н. э.).

Новое время среди предшественников Геккеля должны быть названы в первую очередь выдающиеся биологи Ж.Л. Бюффон (1707-1 788), Ж.Б. Ламарк (1 744-1829), А. Гумбольдт (1769-1859) и, конечно же, Ч. Дарвин (1809-1882), все труды которого имели четкую эволюционно-экологическую направленность. Эти ученые накопили факты, заставившие рассматривать взаимоотношения организмов со средой обитания как особую и чрезвычайно важную область естествознания.

В России эти идеи разрабатывал К.Ф. Рулье (1814-1858), считающийся основоположником отечественной экологии. Большой вклад в ее становление внесли биогеографические изыскания А.Ф. Мидден-дорфа (1815-1894), Н.М. Пржевальского (1839-1888), Н.А. Северцева (1827-1885), П.П. Семенова-Тяншанского (1827-1914), работы В.В. Докучаева (1846- 1903) по почвоведению, экологические исследования зоолога А.А. Силантьева (1868-1918).

В первой половине XX в. достигла расцвета биоэкология. Решающее значение имел переход от экологии отдельного организма - аутэкологии к изучению популяций и многовидовых природных сообществ растений и животных - синэкологии и биоценологии. Основные достижения в этой области связаны с именами С. Форбса (1907), В. Шелфорда (1907), Ф. Клементса (1916), А. Тенсли (1920), Ч. Элтона (1927), Д.Н. Кашкарова (1933), В.Н. Сукачева (1946).

Основы математической экологии были заложены работами А. Лотка (1925) и В. Вольтерра (1926). Заметный вклад в экологию внесен трудами Н.И. Калабухова (1946, 1950, 1969), А.Д. Слонима (1952, 1961, 1972) по экспериментальной экологии и экологической физиологии; исследованиями В.С. Ивлева (1959, 1977), Г. Одума и Ю. Одума (1957, 1972) по экологической энергетике. В развитии теоретической экологии существенную роль сыграли работы Н.В. Тимофеева-Ресовского (1968) и А.А. Любищева (1972).

С середины столетия все большее значение приобретают исследования в области биосферологии, начатые В.И. Вернадским (1863-1945) еще в 20-х годах. Одновременно обще экологические подходы распространяются на экологию человека и факторы антропогенных воздействий. Ярко выступает зависимость экологического состояния различных стран и регионов планеты от развития экономики и структуры производства. Быстро растет дочерняя область экологии - наука об окружающей человека среде с ее прикладными отраслями. Экология оказывается в центре острых общечеловеческих проблем. Это подтвердили в 60-х - начале 70-х годов исследования В.А. Ковды по техногенному воздействию на земельные ресурсы, разработки Н.Н. Моисеева по модели «ядерной зимы», труды М.И. Будыко по техногенным воздействиям на климат и по глобальной экологии. Большую роль сыграли доклады Римского клуба - коллектива авторитетных специалистов по системной динамике и глобальному моделированию (Дж. Форрестер, Д. Медоуз. М. Месарович. Э. Пестель), а также представительная Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Стокгольме в 1972 г. Ученые указывали на угрожающие последствия неограниченного антропогенного воздействия на биосферу планеты и на тесную связь экологических, экономических и социальных проблем.

Внимание политических деятелей разных стран привлечено к экологическим проблемам благодаря работам Международного Института Жизни и выступлениям ряда крупных ученых, в частности, выдающегося океанолога Ж.-И. Кусто, экономиста-эколога Мориса Стронга, премьер-министра Норвегии Г.Х. Брундтланд, возглавившей Комиссию ООН по окружающей среде и развитию (МКОСР). Исключительное значение имел доклад этой Комиссии «Наше общее будущее» (1987).

В 1992 г. Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро выдвинула экологические проблемы человечества на первое место в «повестке дня» XXI века.

В СССР исследования этого направления сдерживались сокрытием информации об экологическом состоянии страны. Только после Чернобыльской катастрофы и прорыва гласности появились важные обобщения, касающиеся состояния природных ресурсов, техногенного загрязнения среды и здоровья населения страны. В резком подъеме экологического сознания и разработке перспективных программ большую роль сыграли исследования и выступления видных российских ученых - Н.Н. Воронцова, В.Г. Горшкова, СП. Залыгина, К.Я. Кондратьева, М.Я Лемешева, К.С. Лосева, Н.Н. Моисеева, П.Г. Олдака, Н.Ф. Реймерса, А.В. Яблокова того, экология вышла за рамки научного понятия и стала предметом тревог и забот каждого государства и каждой личности. Экология, следовательно, касается всех, ибо экологический кризис, если он перерастет в экологическую катастрофу, не пощадит никого.

1. Какова структура современной экологии как науки?

Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технической революции. В 60-70-е гг. XX в. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом, а именно круговорота воды и воздуха как целого с выделением отдельных его компонентов: цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления, как средой обитания, так и деятельностью человека.

Устойчивое функционирование биосферы как целостной системы обеспечивает условия жизни человечества как одной из составных частей глобальной экосистемы. Непонимание законов функционирования экосистем разного уровня или недостаточный их учет стали причинами современного кризисного состояния биосферы. Проблема экологической безопасности в наши дни приобрела всеобщее, в том числе и политическое, значение, став на один уровень с проблемой ядерной безопасности. Однако сложившееся представление о том, что экологические проблемы сводятся лишь к борьбе с загрязнением среды, тормозит создание глобальной системы экологической безопасности. Чтобы выйти из экологического кризиса, необходимо познать и практически использовать фундаментальные законы формирования, устойчивости и методов рациональной эксплуатации экологических систем.

Организмы, живущие в биосфере, можно изучать на уровне популяций, сообществ и экосистем.

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях. Слово «популяция» происходит от латинского populus -- народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Сообщества организмов связаны теснейшими материально-энергетическими связями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использование энергии Солнца, называют автотрофами, а с использование энергии, освобождающейся при химических реакциях, -- химотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, называют гетеротрофами.

Группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов называют биоценозами (от латинского bios -- жизнь и koinos -- общий). Масштабы биоценозов различны: от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до ландшафтов -- лесов, степей, пустынь и т. п.

Биогеоценоз (экосистема) -- сложный природный комплекс живых существ, взаимодействующих с неорганической средой и находящихся в материально-энергетической зависимости от нее. По своей сущности это динамическая уравновешенная система, сложившаяся в результате длительной и глубокой адаптации составных компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ. Биогеоценозы -- не простая совокупность живых организмов и их среды обитания, а особая, единая форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех экологических компонентов, обусловленное взаимозависимостью и причинно-следственными связями.

Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров, который изучает биогеоценология. Основал эту науку выдающийся русский ученый В.Н. Сукачев. Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты создает гигантскую экосистему -- биосферу. Биогеоценозы могут формироваться на любом участке земной поверхности -- на суше и на воде. Они бывают степными, болотными, луговыми и т. д. Большое значение в функционировании биосферы имеют гибробиоценозы. Участки земной поверхности, покрытые культурными растениями, называются агрофитоценозами.

В структуре любого биогеоценоза можно выделить четыре функциональных компонента:

1) абиотическое окружение, т. е. весь комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена;

2) комплекс автотропных организмов, обеспечивающих органическими веществами, а следовательно, и энергией все остальные организмы, -- это первичные продуценты органического вещества, ассимилирующие солнечную энергию (фототропные растения, фотосинтезирующие бактерии);

3) комплекс гетеротропных организмов -- консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами. Консументами являются животные и бесхлорофильные растения;

4) комплекс организмов, разлагающих органические соединения до минерального состояния. Это редуценты, или деструкторы, представленные микроорганизмами -- бактериями, грибами, простейшими, а также организмами, которые питаются мертвыми органическими веществами.

Между всеми четырьмя звеньями существует закономерная связь.

Каждый живой организм или их совокупность выполняют определенную биологическую функцию, которая либо начинает какой-то процесс, либо служит его промежуточным звеном, либо завершает его. Такая согласованная и взаимосвязанная деятельность живых организмов Земли находится в самой тесной связи с окружающей средой и ее основными факторами физического, химического, биологического характера и создает сложное построение жизни в разных ее проявлениях -- экологическую систему.

2. Что такое «гомеостаз экосистемы» и «равновесие в природе?

Гомеостаз - способность биологических систем организма, популяции и экосистем противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем гомеостатический механизм - это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозгу, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. В механических системах аналогичный механизм называют сервомеханизмом, например, термостат управляет печью.

Для управления экосистемами не требуется регуляция из вне - это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них -- субсистема «хищник--жертва» (рис. 1). Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей.

Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы.

Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников. Эта кибернетическая схема (рис. 1) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник--жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы. Если в эту систему не вмешиваются Другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то Результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис) - областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.



Рисунок 1. Элементы кибернетики (из Ю. Одума, 1975, с изменениями): а - взаимодействие положительной (+) и отрицательной (-) обратных связей в системе хищник - жертва; б - представление о гомеостатическом плато, в пределах которого поддерживается относительное постоянство вопреки условиям, вызывающим отклонения

Наиболее устойчивы крупные экосистемы и самая стабильная из них биосфера, а наиболее неустойчивы - молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в больших экосистемах создается саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии.

Равновесие природное:

1) в физическом смысле -- состояние покоя, неподвижности;

2) в химическом понимании -- равенство атомов и(или) молекул, переходящих из одной среды (состояния, соединения) в другую;

3) в биологическом, географическом и экономическом значениях -- состояние динамического баланса (гомеостаза), т. е. непрерывного вещественно энергетического обновления с относительным сохранением основных качественно-количественных характеристик, постепенно изменяющихся в эволюционном, историческом и индивидуальном планах вплоть до перехода в качественно иное состояние или в фазу дисбаланса, означающего разрушение, смерть;

4) в экологическом смысле -- любой (вещественно-энергетический или компонентный) баланс, обеспечивающий длительное существование данного природного комплекса с его относительной стабилизацией или попеременным омолаживанием-постарением в ходе экологических сукцессий.

3. Что такое «озоновые дыры»?

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20--25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4--6% в зимнее время и на 3% -- в летнее.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.

Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США-- 30,85%, Япония-- 12,42%, Великобритания -- 8,62% и Россия -- 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км², Япония -- 3 млн. км², что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998г. на 50%/Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соответствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всеми странами необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Ряд учённых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины её возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенозом и дегазацией Земли.

4. Что такое «экологический кризис» и при каких условиях он возникает?

Экологический кризис - нарушение биогеохимического круговорота в результате разрушения и угнетения человеком, естественных экосисмем, и, как следствие, нарушение устойчивости окружающей среды.

Возникает положительная обратная связь - проявление кризиса ослабляет устойчивость многих экосистем, сообществ организмов, что, в свою очередь. Усиливает нарушение биогеохимического круговорота и т.д.

В итоге:

- население и экономика получают искажённые и запаздывающие сигналы о физических пределах источников и стоков материалов и энергии, а также происходит запаздывание ответов на эти сигналы;

- пределы системы не только конечны, но и подвержены разрушению при избыточной нагрузке на них.

Экологический кризис - реальность современного состояния биосферы. Стремительный прогресс науки и техники дал в руки человечества огромные силы воздействия на окружающую среду. Направленные на благо человечества, эти силы одновременно приводят к ухудшению условий среды жизни самого человека. Стремительно нарастает уровень загрязнения атмосферы, вод и почвы продуктами промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, переэксплуатации природных ресурсов, эрозии почв и снижения их плодородия. В наше время проблема экологической безопасности по своей значимости для будущего человечества сравнима с проблемой ядерного разоружения. И подобно ядерному разоружению проблемы экологической безопасности выходят на уровень политики, охватывая широкие слои населения разных стран мира.

Научные основы сохранения и улучшения окружающей человека среды базируются на принципах экологии. Современные проблемы экологии могут рассматриваться в двух принципиальных аспектах. Первый из них связан с задачей снятия антропогенного стресса, вызванного стихийным развитием сельского хозяйства, промышленности, транспорта, строительства, переэксплуатацией природных ресурсов и другими сторонами деятельности человека, осуществляющимися без учета возможных экологических последствий. Разрешение этой задачи требует проведения специальных исследований по выявлению последствий антропогенных воздействий, механизмов влияния различных антропогенных факторов на природные системы, реакций последних на эти воздействия, диапазонов толерантности и т.п. На этой основе возможна разработка экологически обоснованных нормативов нагрузки на различные типы экосистем, предельно допустимых доз вредных веществ, квоты изъятия объектов эксплуатации в конкретных условиях и т.п. К этой же категории проблем относится разработка методов снижения всех форм загрязнения среды, в том числе безотходных и малоотходных технологий в промышленности и в сельском хозяйстве. Последняя проблема имеет принципиальное значение, поскольку промышленные, сельскохозяйственные и бытовые загрязнения содержат много веществ, никогда не входивших в естественные циклы биогенного круговорота и потому не имеющие разрушителей. Однако проектирование отдельных безотходных технологий может рассматриваться лишь как частная задача; в принципе проблема загрязнения среды может быть решена только на основе создания глобальных замкнутых технологических циклов, действующих параллельно с естественными процессами биологического круговорота веществ и дополняющих их.

Комплексный характер всех этих проблем открывает широкие перспективы для проведения таких исследований в международном масштабе. Необходимость международной консолидации экологических исследований диктуется еще и тем, что многие формы антропогенных воздействий на среду выходят за рамки территорий отдельных стран и приобретают глобальный характер.

Перечисленные проблемы остры и требуют немедленного комплексного исследования. Это - проблемы сегодняшнего дня. Они связаны со сложной и противоречивой ситуацией, при которой в ходе прогрессивного развития многогранной деятельности современного человечества неизбежно ухудшается качество его среды. Выход из этого положения предусматривает фундаментальное исследование принципов организации и функционирования биосферы и составляющих ее экосистем, а на этой основе разработку мер активного регулирования, как функционирования природных систем, так и различных форм деятельности человека.

Антропогенные влияния на среду не ограничиваются воздействием на здоровье человека и прямыми формами действия на флору и фауну. Упрощение структуры экосистем, уменьшение набора составляющих их видов означает нарушение эволюционно сложившихся механизмов, поддерживающих устойчивость экологических систем и эффективность их функционирования. Это ведет к снижению уровня продуктивности, угрожает поддержанию постоянства газового состава атмосферы, нарушает естественные процессы самоочищения вод, поддержания плодородия почв и т.д. Таким образом, борьба за охрану природы, предотвращение гибели различных представителей растительного и животного мира представляет собой задачу совсем не только эстетическую. Сохранение биологического разнообразия означает сохранение регулирующих механизмов природы, обеспечивающих бесперебойное функционирование экосистем и поддержание устойчивого уровня биологической продукции, регуляции физико-химических свойств биосферы, формирования и регулирования климата и других условий существования жизни на планете.

При этом следует учитывать, что даже полная ликвидация связанных с неправильным хозяйствованием нарушений не снимает этого типа влияния антропогенной среды на функции экосистем и биосферы в целом. Всей своей повседневной деятельностью человек меняет условия существования природных экосистем. Изменение ландшафтов неизбежно ведет к перестройке отдельных сообществ, чаще всего связанной с обеднением их видового состава и упрощением структуры. Это часто сопровождается снижением устойчивости систем и сбалансированности их внутренних взаимодействий. В этом основная причина потерь урожая от вредителей, снижения продуктивности монокультурного лесного хозяйства, нарушения биологической самоочистки природных вод и пр.

Развитие транспорта способствует непрерывному распространению живых организмов за пределы естественного ареала, что также связано с перестройкой сообществ. Известно немало случаев возникновения эпидемий и эпизоотии, вспышек численности вредителей, в основе которых было внедрение новых видов в аборигенные сообщества. Города и промышленные комплексы -- это особые экосистемы со специфическими свойствами и структурой, исследование которых только начинается. То же можно сказать и об агроценозах.

Чтобы в столь принципиально меняющихся условиях могли существовать устойчивые экосистемы, способные обеспечить комплекс потребностей человека, необходимо активное вмешательство в природные процессы, основанное на глубоком знании и использовании основных экологических законов и механизмов, поддерживающих гомеостаз экосистем разного уровня. Второй аспект экологических проблем современности как раз и включает постановку фундаментальных исследований в области общей экологии. Это проблема ближайшего будущего, залог гармонического развития человеческого общества и его природной среды. О ее важности говорит, например тот факт, что в бюджете США на 1990 г. финансирование исследований экологического направления определялось суммой 190,5 млн. долл., в том числе 39,5 млн. долл. на проблему «Экологические системы и их динамика».

В России разработка фундаментальных экологических проблем базируется на учении В. И. Вернадского о биосфере и концепции В.Н. Сукачева о биогеоценозе как системе, на уровне которой реализуются процессы биологического круговорота. По современным представлениям устойчивое поддержание глобального круговорота основывается на трех генеральных свойствах жизни ее разно качественности, ее системности и гомеостазировании функций на разных уровнях биологических систем. На основе видовой разно качественности обмена веществ строятся замкнутые циклы круговорота. Системность жизни обеспечивает осуществление этих процессов на разных уровнях на уровне организма реализуется видо специфический обмен веществ с окружающей средой; популяции видов в составе трофических цепей обеспечивают определенные этапы круговорота; экосистемы включают представителей всех трофических уровней и поддерживают полный круговорот в конкретных географических условиях; на уровне биосферы процессы, протекающие в отдельных экосистемах, объединяются в единую систему глобальной функции живого вещества, связывающую биогеохимические циклы с абиотическими процессами.

На всех рассмотренных уровнях параллельно основным функциям действует система гомеостазирования -- обеспечения устойчивого функционирования биосистем в условиях изменчивой и динамичной среды. В конечном итоге через многообразие форм жизни определяются свойства биосферы как самоподдерживающейся системы, гомеостаз которой запрограммирован на всех уровнях организации живой материи.

Фундаментальные исследования закономерностей и механизмов устойчивого функционирования природных систем в нестабильной среде, в том числе в условиях антропогенной нагрузки, дают ключ к использованию естественных процессов и закономерностей для активного управления экосистемами. На этой основе возможны разработки контроля численности и биологической активности экономически значимых видов, создание технологий направленного конструирования искусственных экосистем с заданными свойствами в различных типах антропогенных ландшафтов.

Результаты фундаментальных экологических исследований создают научные основы экологической экспертизы крупных хозяйственных проектов, экологических прогнозов и планирования. Такие комплексные фундаментальные исследования необходимы и для разработки и внедрения эффективных стратегий и методов охраны природы.

Исследования в названных направлениях имеют комплексный характер и должны проводиться с привлечением большого числа специалистов разных профилей. В частности, в проблеме охраны природы наряду с биологическими, химическими, технологическими обоснованиями важную роль играют разработки экономического и юридического характера. Вместе эти комплексные исследования обеспечивают теорию природопользования, сочетающую удовлетворение потребностей человека с сохранением воспроизводительного потенциала природных биологических ресурсов. Роль теоретических исследований не подлежит сомнению: они составляют научную базу всего комплекса технологических решений отдельных проблем экологии и хозяйства.

Конкретная направленность комплексных исследований базируется на рассмотренных выше принципах подхода к экологическим проблемам современности. Большой круг вопросов посвящен изучению структурно-функциональной организации экосистем. Конечная задача этих фундаментальных исследований заключается в разработке принципов оптимизации использования природных ресурсов в различных народнохозяйственных целях. Для этого важно глубокое изучение структуры различных типов экосистем, механизмов гомеостазирования их функций, динамики экосистем в различных, в том числе антропогенных условиях, а также разработка методов и форм широкомасштабного мониторинга в целях контроля состояния биосферы, отдельных экосистем и в конечном итоге условий среды жизни и деятельности человека. На базе полученных данных и выявленных закономерностей возможно построение стратегии оптимизации ландшафтного природопользования. Большое значение в этом плане имеет создание сети международных биосферных заповедников, основа которой уже создана. Главная цель этого международного мероприятия заключается не только в охране ключевых ландшафтных экосистем, но и в изучении на основе мониторинга их многолетней динамики и главных механизмов поддержания адаптивности и устойчивости биоценозов.

Другим важным направлением научного сотрудничества является разработка научных основ предотвращения и преодоления кризисных ситуаций, что связано с развитием экологически обоснованных технологий, сохраняющих биосферу и условия среды, необходимые для жизни человека. В этом плане исходным оказывается изучение закономерностей воздействия на экосистемы отдельных антропогенных факторов и их комплексов, на базе чего может строиться разработка научно обоснованных нормативов антропогенного воздействия на природу. На основе комплексного исследования путей и результатов влияния на природные системы различных форм промышленной и сельскохозяйственной деятельности, крупных энергосистем и т.д. могут быть разработаны экологически безопасные, в том числе безотходные технологии в различных сферах хозяйственной деятельности. Наиболее широкая задача в этой области, решение которой базируется на всем комплексе фундаментальных исследований,-- разработка методов направленного конструирования экосистем с заданными свойствами в антропогенных ландшафтах. Эта задача непосредственным образом связана с оптимизацией урбанизированной и техногенной среды, сохранением необходимого уровня продуктивности экосистем, созданием биогеоценозов рекреационного назначения и т.п.

Наконец, третий круг проблем связан с созданием научно обоснованной стратегии охраны природы. Исходным принципом такой стратегии является сохранение биологического разнообразия как основы устойчивого функционирования отдельных экосистем и биосферы в целом. В результате составления детальных кадастров отдельных видов, типичный зональных экосистем, уникальных и реликтовых сообществ должны быть разработаны методы сохранения богатства генофонда планеты, восстановления видов и отдельных экосистем, находящихся в настоящее время под угрозой уничтожения.

5. Что такое «экологический мониторинг» и каковы его задача и структура?

Среди мероприятий по стабилизации и дальнейшему улучшению экологической обстановки в России особое место отводится формированию системы экологического мониторинга, основной задачей которого являются информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности.

В Российской Федерации функционирует несколько ведомственных систем мониторинга:

* служба наблюдения за загрязнением окружающей среды Росгидромета;

* служба мониторинга лесного фонда Рослесхоза;

* служба мониторинга водных ресурсов Роскомвода;

* служба агрохимических наблюдений и мониторинга загрязнения сельскохозяйственных земель Роскомзема;

* служба санитарно-гигиенического контроля среды обитания человека и его здоровья Госкомсанэпиднадзора России;

* контрольно-инспекционная служба Госкомэкологии "

Перечисленные службы и системы мониторинга осуществляют наблюдение и оценку состояния отдельных компонентов окружающей среды и природных ресурсов. Каждая из систем в настоящее время функционирует по самостоятельной программе.

Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:

* выделение (определение) объекта наблюдения;

* обследование выделенного объекта наблюдения;

* составление информационной модели для объекта наблюдения;

* планирование измерений;

* оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;

прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

* представление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.

Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

* оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;

* выявить причины изменения этих показателей и оценить следствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

Использование разработки Государственного института прикладной

Экологии государственная система экологического мониторинга:

Система проекта исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего предупреждения.

Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных природоохранных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств государств в соответствующих областях.

Основные задачи экологического мониторинга:

* наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

* наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

* наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

* оценка фактического состояния природной среды;

* прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории, совместно с картой основой местности.

Разрешающая способность информационного портрета зависит от масштаба используемой картой основы. При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т.д.) к федеральному масштабу карты основы на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод и т.д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками источников эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.

На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку.

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

* источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду -- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ, и т.д.;

* переносы загрязняющих веществ -- процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде;

* процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ -- миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т.д. Наблюдение за этими процессами целесообразно проводить периодически на специально выделенной системе пунктов, например, контрольных водосборов, катенов, площадок, створов;

* данные о состоянии антропогенных источников эмиссии -- мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающей зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды.

1. Атмосфера: химический и радионуклидный составы газовой и аэрозольной фаз воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный составы; тепловое и влажностное загрязнение атмосферы.

2. Гидросфера: химический и радионуклидный составы среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т.д.), грунтовых вод, взвесей и донных отложений в природных водостоках и водоемах; тепловое загрязнение поверхностных и грунтовых вод.

3. Почва: химический и радионуклидный составы деятельного слоя почвы.

4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб.

5. Урбанизированная среда: химический и радиационный фоны воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный составы продуктов питания, питьевой воды и т.д.

6. Население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий); социально-экономические факторы.

Системы мониторинга природных сред и экосистем включают в себя средства наблюдения: экологического качества воздушной среды, экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем, экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.

Наблюдения в рамках мониторинга данного вида проводятся без учета конкретных источников эмиссии и не связаны с зонами их влияния. Основной принцип организации -- природно-экосистемный.

Целями наблюдений, проводимых в рамках мониторинга природных сред и экосистем, являются:

* оценка состояния и функциональной целостности среды обитания и экосистем;

* выявление изменений природных условий в результате антропогенной деятельности на территории;

* исследование изменений экологического климата (многолетнего экологического состояния) территорий.

Следует отметить, что в отдельных регионах разрабатывают мониторинг экологического состояния геологической среды, мониторинг экологического состояния поверхностных вод и связанных с ним экосистем.

На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.

6. Какой экологический ущерб наносит эрозия почв?

Эрозия почв (от лат. erosio -- разъедание) -- разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах мира еще больше -- 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы. i

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией и понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20--30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей природной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.

В нашей стране пыльные бури неоднократно возникали в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии и в других районах. Опустошительная пыльная буря отмечалась в апреле 1928 г., когда пострадало огромная площадь земель от Дона до Днепра. Ветер поднял более 15 млн. т черноземной пыли до высоты 400--700 м, выдувание почвы достигло 10--12 см, а местами -- 25 см, т. е. практически почва была унесена на ту глубину, на которую она была вспахана.

Старожилы на Северном Кавказе хорошо помнят пыльную бурю, охватившую в марте--апреле 1960 г. значительную часть Северного Кавказа, Нижнего Дона и южную Украину. На огромной территории был снесен слой плодородной почвы толщиной до 10 см, повреждены озимые, засыпаны многие оросительные каналы. Вдоль полезащитных лесонасаждений, железнодорожных насыпей образовались земляные валы высотой до 2-3 метров.

В настоящее время крупнейший источник пыли -- Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает90 млн. тонн в год. Другой крупный пылевой очаг в России чёрные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, -- одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Другие негативные антропогенные факторы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густо расчлененный рельеф. Площадь оврагов только на территории Русской равнины составляет 5 млн. га и продолжает увеличиваться. Подсчитано, что ежедневные потери почв из-за развития оврагов достигают 100--200 га.

Литература

1. Т.А. Акимова. Экология. Учебник. М., Юнити, 1999г.

2. И.А. Шилов. Экология, 4-е иэдание. М. Высшая школа, 2003г.

3. В.Ф. Протасов. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. М. Финансы и статистика, 1999г.

4. Н.А. Агоджанян. Экология человека. Словарь-справочник. М. «КРУГ», 1997г.

5. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Экология. Учебник. Ростов-на-Дону, Феникс, 2001 г.

Размещено на Allbest.ru