Основы экологии

Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто - доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. - строители). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения - ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка - животные (eyf)c ки).

«Второстепенные» виды - малочисленные и даже редкие - тоже очень важны в сообществе. Их преобладание - это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем беднее видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов. Пространственная структура биоценоза определяется, прежде всего, сложением его растительной части - фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. Заселение организмами того или иного биотопа определяется его экологическими факторами, и в первую очередь особенностями атмосферы, горной породы, почвы и ее вод. В ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям, живые организмы так разместились в биоценозе, что практически не мешают друг другу, их распределение носит ярусный характер.

Ярусность - это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части. Особенно четко она выражена в растительных сообществах (фитоценозах). Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нем растений, которые различаются по высоте. Растения, особенно их органы питания (листья, окончания корней), располагаясь на разной высоте или глубине, легко уживаются в сообществе, что способствует увеличению числа организмов на единицу площади, ослаблению конкуренции между ними, более полному и разностороннему использованию условий среды. В лесу обычно выделяется пять-шесть ярусов. Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но менее отчетливо и здесь меньше ярусов, чем в лесах

Подземные части растений также располагаются ярусно. Как правило, корни у деревьев проникают на большую глубину, чем у кустарников. Ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней - риюиды мхов. В поверхностных слоях корней значительно больше, чем в глубинных. Ярусы определяют структуру и сложение фитоценоза. При малой ярусности растительное сообщество называют простым, большой - сложным. Растения каждого яруса и обусловленный ими микроклимат создают определенную среду для специфических животных, что приводит к возникновению группировок растений и животных - популяций, тесно связанных между собой организмов.

28 ВИДЫ БИОТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ В БИОЦЕНОЗЕ

Разнообразные формы биотических отношений, в которые вступают те или иные виды в биоценозе (конкуренция, комменсализм, мутуализм, хищник-жертва и др.), определяют основные условия их жизни в сообществе, возможности добывания пищи и завоевания нового пространства.

Прямые и косвенные межвидовые отношения по значению, которое они имеют для занятия видом в биоценозе определенного положения, по классификации В.Н. Беклемишева (1970), подразделяются на четыре типа:

- трофические,

- топические,

- форические

- фабрические.

Трофические связи наблюдаются, когда один вид питается другим - либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности. Как стрекозы, ловящие на лету других насекомых, так и жуки-навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы, собирающие нектар растений, вступают в прямую трофическую связь с видами, которые предоставляют им пищу. При конкуренции двух видов из-за объектов питания между ними возникает косвенная трофическая связь, вследствие того, что деятельность одного отражается на снабжении кормом другого. Воздействие одного вида на поедаемость другого или доступность для него пищи расценивается так же, как косвенная трофическая связь между ними. Так, гусеницы бабочек-монашенок, объедая хвою сосен, облегчают короедам доступ к ослабленным деревьям.

Топические связи характеризуют любое физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Данный вид связей отличается большим разнообразием. Топические связи заключаются в создании одним видом среды для другого (внутренний паразитизм или норовый комменсализм), в формировании субстрата, на котором поселяются или избегают поселяться представители других видов, во влиянии на движение воды, воздуха, изменение температуры, освещенности окружающего пространства, в насыщении среды продуктами насыщения и т. д. Морские желуди, поселяющиеся на коже китов, лишайники на стволах деревьев связаны прямой топической связью с организмами, представляющими им субстрат или среду обитания. Значительная роль в создании или изменении среды для других организмов принадлежит растениям. Из-за особенностей энергообмена растительность является мощным фактором перераспределения тепла у поверхности Земли и создания мезо- или микроклимата. Под пологом леса подлесок, напочвенный покров, животные находятся в условиях более выровненных температур, более высокой влажности воздуха и т. д. Хотя и в меньшей степени, травянистая растительность; также изменяет режим окружающего пространства. В результате положительных или отрицательных топических взаимоотношений одни виды определяют или исключают возможность существования в биоценозе других видов.

В биоценозе трофические и топические связи имеют наибольшее значение, составляют основу его существования. Эти типы отношений удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в сравнительно стабильные сообщества разных масштабов.

Форические связи - это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. Как нами было отмечено ранее, перенос животными семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией. Перенос же животными других, более мелких животных называют форезией (от лат. форас, - наружу, вон). Обычно перенос осуществляется с помощью специальных и разнообразных приспособлений. Форезия животных преимущественно распространена среди мелких членистоногих: например, у разнообразных групп клещей представляет собой один из способов пассивного их расселения. Она свойственна видам, для которых перенос из одного биотипа в другой жизненно необходим для сохранения или процветания.

Фабрические связи - это такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, используя для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения или мертвые остатки или даже живых особей другого вида (В.Н. Беклемишев, 1970). Например, птицы употребляют для постройки гнезд ветви деревьев, листья, траву, шерсть млекопитающих, пух и перья других видов птиц и т. д. Пчела-мегахила помещает яйца и запасы в стаканчики, которые сооружены из мягких листьев различных кустарников (акации, сирени, шиповника и др.).

29 КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА. КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА

Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа. В Мировом океане круговорот углерода усложнен тем, что часть углерода, содержащегося в мертвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Эта часть углерода выключается из биологического круговорота и поступает в геологический круговорот веществ.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд. т этого элемента, что составляет 2 / 3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода (сжигание угля, нефти, газа, дегумификация) приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта.

Скорость круговорота СО2, то есть время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300 лет.

30 КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА

Главным образом круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. В основном свободный кислород (О2) поступает в атмосферу в результате фотосинтеза зеленых растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растениями и микроорганизмами, и при минерализации органических остатков. Незначительное количество кислорода образуется из воды и озона под воздействием ультрафиолетовой радиации. Большое количество кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при извержении вулканов и т.д. Основная доля кислорода продуцируется растениями суши - почти 3 / 4, остальная часть - фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Скорость круговорота - около 2 тыс. лет.

Установлено, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23% кислорода, который образуется в процессе фотосинтеза, и эта цифра постоянно возрастает.

31 КРУГОВОРОТ АЗОТА.

Запас азота (N2) в атмосфере огромен (78% от ее объема). Однако растения поглощать свободный азот не могут, а только в связанной форме, в основном в виде NH4+ или NO3-. Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы. В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передается по цепям питания. После отмирания живых организмов, редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу. Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико, что часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений, то происходит загрязнение вод и продуктов питания, и вызывает заболевания человека.

32 КРУГОВОРОТ ФОСФОРА

Основная масса фосфора содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот фосфор включается в результате процессов выветривания горных пород.

В наземных экосистемах растения извлекают фосфор из почвы (в основном в форме РО43-) и включают его в состав органических соединений (белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и др.) или оставляют в неорганической форме. Далее фосфор передается по цепям питания. После отмирания живых организмов и с их выделениями фосфор возвращается в почву.

При неправильном применении фосфорных удобрений, водной и ветровой эрозии почв большие количества фосфора удаляются из почвы. С одной стороны, это приводят к перерасходу фосфорных удобрений и истощению запасов фосфорсодержащих руд (фосфоритов, апатитов и др.). С другой стороны, поступление из почвы в водоемы больших количеств таких биогенных элементов как фосфор, азот, сера и др. вызывает бурное развитие синезеленых водорослей и других водных растений («цветение» воды) и эвтрофикацию водоемов. Но большая часть фосфора уносится в море.

В водных экосистемах фосфор усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до морских птиц. Их экскременты (гуано) либо сразу попадают назад в море, либо сначала накапливаются на берегу, а затем все равно смываются в море. Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы, то есть выключается из биогеохимического круговорота.

33 ФУНКЦИЯ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

Под живым веществом Вернадский понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию или химический состав.

1. Энергетическая - аккумулирование энергии и ее перераспределение по пищевым цепям, основным механизмом накопления энергии в биосфере является реакция фотосинтеза. Имеется также довольно незначительный процент хемосинтезирующих живых существ, чей жизненный цикл опирается на энергию химических соединений.

2. Окислительно-восстановительная - окисление вещества в процессе жизнедеятельности и восстановление в процессе разложения при дефиците кислорода. Наряду с фотосинтезом в зеленых растениях на Земле происходит почти равное ему по масштабу окисление органических веществ в процессе дыхания, брожения, гниения с выделением воды, углекислого газа и теплоты, которая после этого излучается в космическое пространство. Существенно меньшая часть энергии Солнца консервируется в земной коре, или, по словам Вернадского, «уходят в геологию», формируя залежи каменного угля, нефти, торфа и т.п. Эти процессы связаны с протеканием в бескислородной среде реакций восстановления, сопровождающихся образованием и накоплением сероводорода и метана.

3. Газовая - способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. Фотосинтез привел к постепенному уменьшению в атмосфере углекислоты и накоплению кислорода и озона.

4. Деструктивная - разрушение погибшей биоорганики и костных веществ. Это один из важнейших элементов круговорота веществ в биосфере, обеспечивающего непрерывность жизни путем превращения сложных органических соединений в минеральные вещества, необходимые для растений, стоящих в самых первых звеньях пищевых цепей. Практически все живые организмы биосферы за исключением растений в той или иной мере являются деструкторами (разрушителями).

5. Рассеивающая - рассеяние живого вещества на больших пространствах. Например, рассеяние гемоглобина крови кровососущими или рассеяние органики экскрементов или трупов разного рода деструкторами.

6. Концентрационная - способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные элементы окружающей среды. Любое живое существо в процессе своей жизнедеятельности буквально по молекулам собирает из окружающей среды необходимые для него вещества и консервирует их в своей структуре.

7. Транспортная - перенос и перераспределение вещества и энергии.

8. Средообразующая - преобразование физико-химических параметров окружающей среды. В широком смысле результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают ее в определенном стабильном состоянии. Так состав атмосферы и гидросферы - это продукт жизнедеятельности в биосфере. Живые организмы создали особый тип биокостного вещества - почвы. Коралловые заросли создают в океанах целые острова. Примером могут также служить леса, в которых микроклимат существенно отличается от микроклимата поля.

9. Информационная - накопление информации и закрепление ее в наследственных структурах.

34 ЛЕСНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Леса - важная составная часть окружающей среды. Как экологическая система лес выполняет различные функции и одновременно является незаменимым природным ресурсом (рис. 16.1). Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т. е. сохранность генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов.

Влияние лесов на окружающую среду исключительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса:

- являются основным поставщиком кислорода на планете;

- непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют баланс воды;

-- снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков;

- смягчая климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур;

- поглощают и / преобразуют часть атмосферных химических загрязнений;

- защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов;

Для рационального использования все леса подразделены на три группы.

Первая группа лесов. Леса, имеющие водоохранное и почвозащитное значение, зеленые зоны курортов, городов и других населенных пунктов, заповедные леса, защитные полосы вдоль рек, шоссейных и железных дорог, степные колки, ленточные боры Западной Сибири, тундровые и субальпийские леса, памятники природы и некоторые другие. Вторая группа лесов. Насаждения малолесистой зоны, расположенные в основном в центральных и западных районах страны, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. Третья группа лесов. Эксплуатационные леса многолесных зон страны - районы Европейского Севера, Урала, Сибири и Дальнего Востока. Леса первой группы не эксплуатируются, в них проводятся только рубки в санитарных целях, омоложения, ухода, осветления и т. д. Во второй группе режим рубок ограниченный, эксплуатация в размере прироста леса. Леса третьей группы имеют промышленный режим рубки. Они являются основной базой заготовки древесины. Кроме хозяйственной классификации, леса различают и по их назначению и профилю - промышленные, водоохранные, полезащитные, курортные, придорожные и т. д.

35 ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Пресные воды на поверхности континентов экосистем образуют реки, озера, болота (рис. 7.5). Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем и относительно неподвижном стоячем состоянии. Некоторые водоемы могут переходить из одного состояния в другое. В связи с этим пресноводные местообитания подразделяются на:

- лентические экосистемы - озера и пруды - стоячие воды;

- лотические экосистемы - родники, ручьи, реки - текучие воды;

- заболоченные участки, с колеблющимся уровнем по сезонам и годам - марши и болота.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы для человека имеют непреходящее значение вследствие следующих особенностей:

- пресные воды - практически единственный источник для бытовых и промышленных нужд;

- пресноводные экосистемы представляют собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов;

- уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды.

Многие животные, живущие в воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни в водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная - от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30-40 м в чистых горных озерах. Течение - также важный лимитирующий фактор в лотйческих экосистемах - влияет на распространение организмов и содержание газов и солей. Доминировавший в прошлом тип экстенсивного природопользования в полной мере относился и к йодным ресурсам; во всем мире неуклонно росла нагрузка на речные системы, увеличивалось использование подземных источников, все чаще прибегали к перераспределению речного стока.

Этот курс дал лишь временное разрешение трудностей и породил новые, очень сложные проблемы. Подземные воды обладают естественной защищенностью - совокупностью гидрогеологических условий, предотвращающих проникновение загрязняющих веществ в водоносные горизонты. Поэтому подземная вода намного чище речной и озерной. Эксплуатация подземных вод должна быть разумной. Необходим постоянный контроль за их режимом и изменением баланса. На территории СССР действует более 100 «режимных» станций, имеющих более 30 тыс. наблюдательных пунктов-колодцев, скважин, родников, выходящих на поверхность. Они своевременно сигнализируют об изменении уровня вод, позволяют точнее подсчитывать их запасы. Все чаще наблюдения за изменением режима подземных вод возлагаются на автоматы: самописцы, уровнемеры и другие приборы. Бесконтрольное использование грунтовых вод привело по многих районах страны к резкому понижению поверхности. В целях дальнейшего улучшения охраны подземных вод представляется необходимым:

- более полное регулирование потребления подземных вод, в основе которого предусматривать подачу артезианских вод преимущественно для хозяйственно-питьевых целей;

- первоочередные мероприятия по оздоровлению тех участков открытых водоемов, которые имеют гидравлическур связь с артезианскими горизонтами;

- недопущение захоронения: в грунт и отвалы токсических отходов промышленности в районах возможного влияния их на используемые и перспективные участки артезианских горизонтов; ускорение разработки полигонов по переработке и обезвреживанию токсических отходов промышленных предприятий.

36 СТЕПНЫЕ, ЛУГОВЫЕ И БОЛОТНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Ценность степных экосистем. В степных экосистемах преобладают многолетние травы, например, такие злаки как ковыль, типчак. Они образуют плотный дерновый покров. Основное отличие степных экосистем - недостаток влаги. Степные травы имеют различные приспособления к жизни в условиях недостаточного увлажнения: узкие и жесткие листья, густое опушение или восковой налет, что позволяет испарять мало влаги при палящем солнце; глубоко проникающую в землю корневую систему. Кроме того, степи характеризуются, населяющими их животными, особенно грызунами: сурками, сусликами, тушканчиками, мышами и т. п. Растительный и животный мир степных экосистем разнообразен и ценен своим видовым составом.

Еще в недавнем прошлом степи были разнообразны и многолики, воспевались писателями и поэтами. Н.В. Гоголю степь представлялась как «зелено-золотой океан, по которому брызнули миллионы цветов». В настоящее время густой и многоярусный травянистый покров степей распахан на значительных территориях и уступил место возделанным человеком полям.

Другая ценность, которую многие почвоведы называют величайшей ценностью России, - рожденный степями чернозем, который является уникальной, плодороднейшей почвой. Именно поэтому степи, недавно занимавшие обширные пространства России, были превращены в сельскохозяйственные угодья. Территории степей и лесостепей - главная хлебная житница нашей страны. Здесь сосредоточены основные площади зерновых культур, прежде всего, пшеницы.

Ценность луговых и болотных экосистем. Луга - это экосистемы, в состав которых входят многолетние травы и разнообразные представители животного мира. Луговые травы обычно высокие, сочные, образующие густой покров. Они не выносят ни сильного иссушения почвы, ни ее длительного переувлажнения.

Луга формируются там, где лес не растет (в равнинной части лесной зоны, где выпадает много осадков, в речных поймах, затопляемых половодьем, в альпийском поясе гор). Луговые сообщества, особенно по поймам рек, служат прекрасными пастбищами и лучшими сенокосными угодьями. Они дают высококачественный корм сельскохозяйственным животным. Многие луговые травы являются ценным лекарственным сырьем. Кроме того, луга играют важную роль в сохранении почв, защищая их от эрозии плотной дерновиной. Там, где почва перенасыщена влагой, развиваются болота. Это экосистемы с избыточно увлажненной почвой, но без сплошного зеркала воды на поверхности. Болотные сообщества образованы растениями, не выносящими иссушения: камышом, рогозом, осоками, мхами. Часто на болотах, особенно на севере России, растут ягодные растения: клюква, морошка, голубика. В связи с труднодоступностью на болотах сохраняются редкие виды растений и животных. Болота имеют биосферное значение, поддерживая стабильность климата Земли. Они запасают огромное количество воды и подпитывают множество ручьев, рек. В болотах стекающие с полей воды очищаются (фильтруются) от вредных веществ (минеральных и органических удобрений, пестицидов), поэтому вытекающие из них ручьи не содержат ядовитых примесей. Торф, образованный мхом сфагнумом, человек использует в качестве удобрения, на подстилку скоту, а высохший торф служит топливом.

37 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА

Экологическая экспертиза - оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду, природные ресурсы и здоровье людей. То есть оценка хозяйственных и иных проектов на предмет их соответствия требованиям экологической безопасности и системе рационального природопользования. В России работы по экологической экспертизе основываются на Федеральном законе «Об экологической экспертизе» (1995 г.). Объектами экологической экспертизы являются:

-проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплуатации хозяйственных сооружений, а также действующие предприятия;

- нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов, а также на работающее оборудование;

- проекты нормативных и административных актов и действующее законодательство.

Субъектами экологической экспертизы являются:

- законодательные и исполнительные органы государственной власти, а также суды различных уровней;

- специализированные правительственные организации (комитеты, комиссии, министерства);

- специализированные неправительственные организации (частные, общественные).

38 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ

Экологический аудит-это независимая комплексная проверка (ревизия) соответствия деятельности предприятия природоохранным нормам и правилам и оценка эффективности существующей системы управления охранной окруж. среды с подготовкой рекомендаций. Проводится по инициативе самих предприятий и представляет собой специфическую форму производственного экологического контроля. В состав экоаудита входит анализ бухучета предприятия по эколог. показателям. прогноз эколог. рисков и ущербов.

39 ДОГОВОР НА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ, ЛИЦЕНЗИЯ И ЛИМИТ

Эффективными сред-вами охраны окруж. среды и рационального природопольз. служит такие эконом. рычаги как лицензия договор и лимит. Лицензия-(разрешение) на комплексное природпольз. документ удостоверяющий право его владельца на использование в фиксированный период времени природного ресурса (земель вод недр..)а также на размещение отходов выбросы и сбросы. В лицензию на комплексное природпольз. включают:

- перечень использ-х природ. ресурсов лимиты и нормативы их расхода и изъятия;

- нормативные платы на охрану и воспроизводство природ. ресурсов. - перечень, нормативы и лимиты выбросов(сбросов)загрязняющих вещ-в и размещение отходов;

- нормативы платы за выбросы (сбросы) загряз-х вещ-в и размещение отходов;

- эколог. требования и ограничения, при которых допускается хозяй-ая или иная деятель-ть.

Лицензию на комплексное природоиспольз. выдается органами Минприроды РФ сроком 1год, но в ряде случаев право пользования ею м / б досрочно прекращено, если возникает угроза эколо. безопасности населения. Получив лицензию и пройдя соответствующую экспертизу на предпологапемую деятель-ть природопольз-ль должен заключить договор о комплексном природопользовании. Лимит на природополь-ие - предельные объемы природных ресурсов, выбросов (сбросов) загряз-х вещ-в, размещения отходов производства, которые устанавливаются для предприятий - природопользователей на определенный срок. Например устанавливается лимиты потребления вод промышленного использования, нормы отвода земель для автомобильных дорог, лимиты по отлову животных, расчетную лесосеку… За сверхнормативные потребление природ. ресурсов предусматриваются дополнительная плата. Т.О. лимиты как система эколог. ограничений экономическим путем побуждают природополь-ля бережно относиться к природе

40 РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧНСКОМ НОРМИРОВАНИИ. КАДАСТРЫ

Экологическое нормирование - это деятельность по установлению качества окружающей природной среды, объема использования природных ресурсов и других показателей. Экологическое нормирование осуществляется в двух направлениях: во-первых, в показателях (стандартах), имеющих правовое значение, во-вторых, в правоприменительных актах, применяемых для определенного объекта.

Для того чтобы разумно управлять природопользованием, не допуская или своевременно предупреждая нежелательные отклонения качества среды, необходимо наряду с получением соответствующей информации располагать данными о том, какая именно среда является оптимальной для полного благополучия общества. Понятно, что «оптимальность» оценивается по совокупности конкретных показателей. Должны быть установлены предельно допустимые нагрузки на окружающую среду, превышение которых может привести к ее ухудшению, а, следовательно, и к ущербу для самого человека. Исходным понятием в этой сложной работе является качество среды, т.е. такая совокупность ее параметров, которая всецело удовлетворяет как экологической нише человека, так и научно-техническому прогрессу общества.

Критериями качества среды могут быть высокая биологическая продуктивность, оптимальное соотношение видов и биомассы популяций, находящихся на разных трофических уровнях, и др.

Качество среды может быть выражено в абсолютных или условных единицах (баллах), характеризующих каждый из критериев или параметров. Суммарное значение этих баллов и дает оценку состояния среды в данном районе. Так, в США с 1969 г. существует подобный балльный показатель, именуемый индексом качества природной среды. Его максимальное значение (для лучших условий) составляет 700 баллов. Он определяется по результатам балльной оценки состояния воды, воздуха, природных ресурсов и пр. Известно, что этот индекс снизился с 406 баллов в 1969 г. до 343 - в 1977 г. Балльная оценка дает возможность ежегодно устанавливать, за счет какого именно фактора или за счет ухудшения состояния какого ресурса происходит снижение индекса. Разумеется, при этом необходимо также тщательное наблюдение за качеством среды с получением соответствующей оценочной информации.

Для того чтобы получить информацию об изменениях в экологической системе и вовремя отреагировать на эти изменения принятием и реализацией соответствующих решений, необходимо иметь «точку отсчета», т.е. некоторое определенное значение того или иного показателя данного качества, которое называется фоновым, не подвергавшимся ранее локальным антропогенным воздействиям. Параметры такого фонового состояния меняются под влиянием деятельности человека, причем существуют некоторые критические уровни качества среды (минимальный и максимальный), в пределах которых посторонние воздействия не должны выводить данную систему из состояния устойчивости, ибо иначе в ней могут произойти необратимые изменения. Следовательно, воздействия на экосистему также должны иметь некоторые предельно допустимые минимум и максимум.

Таким образом, для нормального функционирования и устойчивости экологических систем и биосферы в целом не следует превышать определенные предельные нагрузки на них. Таковыми, в частности, считаются предельно допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН) или предельно допустимые концентрации тех или иных чуждых данной системе веществ (ПДК).

ПДК - это норматив - количество вредного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, которое при постоянном контакте или при воздействии в определенный промежуток времени практически не оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Данное определение универсально, но с точки зрения токсикологии является слишком не конкретным т.к. воздействие загрязняющих веществ, содержащихся в воде, воздухе или почве на организм имеют существенные различия и, следовательно, ПДК должны устанавливаться на основе различных токсикометрических оценок. Поэтому и принципы нормирования загрязняющих веществ в разных средах различны.

КАДАСТР [фр. cadastre лист, реестр] - систематизированный свод сведений, количественно и качественно характеризующих данный вид природных ресурсов или явлений, в ряде случаев с их экономической или социально-экономической оценкой и прогнозом изменений под влиянием деятельности человека; может включать рекомендации по рациональному использованию ресурсов, мерам их охраны (напр., земельный кадастр, водный К., лесной кадастр, промысловый кадастр, свод сведений об ухудшении среды и т.п.). Кадастр водный - систематизированный свод сведений о водных ресурсах страны: их количестве, составе и возможности использования. Составляется по регионам и бассейнам. Кадастр земельный - свод сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель. Включает данные регистрации землепользования. Кадастр экологический - характеристика совокупности особенностей среды кадастр территории, сопровождающаяся комплексной оценкой их практического значения.

41 ПОЧВА КАК ВАЖНЕЙШИЙ КОМПОНЕНТ АГРОЭКОСИСТЕМЫ. РАЦИОНАЛЬНОЕ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ. ЗЕМЕЛЬНЫЙ КАДАСТР

АГРОЭКОСИСТЕМА (АГРОЦЕНОЗ) созданный с целью получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаемый человеком биогеоценоз (поле, пастбище, огород, сад, защитное лесное насаждение и т. д.). Без поддержки человека агроэкосистемы быстро распадаются, возвращаясь к естественному состоянию.

Почва - один из важнейших компонентов окружающей среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе - почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.

Например, в случае создания человеком монокультуры (пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в агроэкосистеме нарушается видовое разнообразие растительных сообществ. Агроэкосистема упрощается, обедняется и становится неустойчивой, неспособной противостоять абиотическому или биотическому экологическому стрессу.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

- эрозия (ветровая и водная);

- загрязнение;

- вторичное засоление и заболачивание;

- опустынивание;

- отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Кадастр - систематизированный свод сведений, количественно и качественно харак-щих определенный вид природных ресурсов или явлений, в ряде случаев с их социально-экономической оценкой. Кадастры составляют специально уполномоченные органы Госкомэкологии РФ для комплексного учета природных ресурсов на территории республик краев и областей, рационального их использования для дифференциации платы за ресурсы и т.д. Земельный кадастр - включает данные регистрации землепользователей (собственники, пользователи, арендаторы)учета количества и качеств земель бонтировка (качественной оценки земель)

42 ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ

Поверхностные слои почвы легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы:

- пестициды (ядохимикаты);

- минеральные удобрения;

- отходы и отбросы производства;

- газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- нефть и нефтепродукты.

Загрязнение почвы пестицидами очень распространенное явление в сельской местности. По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах. Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах.

ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ - процесс ухудшения и разрушения почв в результате негативного воздействия человека на почвы (или условия почвообразования) при неправильном их использовании и необеспеченности мер по охране почвенного покрова и плодородия рис.). Д.п. отрицательно воздействует на окружающую среду, природные ресурсы, жизнь, здоровье и благополучие населения. Формы Д.п. многообразны, и число их с развитием научно-технического прогресса растет, что связано с нарушением естественного хода почвообразовательных процессов в результате сведения лесов и другой природной растительности, распашкой земель, усилением интенсивности их обработок и различного рода воздействий: химического и физико-химического (внесение минеральных удобрений, пестицидов, загрязнения токсическими веществами от промышленных объектов, от транспорта и др.); физического (переуплотнение почв при машинной обработке тяжелыми орудиями, планировке поверхности, разрушение структуры, снижение водо- и воздухопроницаемости, эрозия, дефляция, опустынивание и др.); биологического воздействия (нарушение сложившихся биоценозов и условий их самовоспроизводства, стерилизация почв при пожарах, пропитке нефтепродуктами и другими ядовитыми для биоты веществами, стимулирование развития вредных организмов, выделяющих токсические для растений вещества, потеря гумуса и др.); ухудшения водного и солевого режима почв в связи с изменением гидрологических и гидрогеологических условий при водохозяйственном и других видах строительства, нарушающих структуру водных потоков, водный и солевой баланс почв разных элементов ландшафта и частей бассейнов рек. Д.п. достигла больших размеров.

43 НИТРАТЫ КАК ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Смыв с сельскохозяйственных полей азотных удобрений значительно повышает содержание в воде относительно безвредных нитратов, которые, однако, могут превращаться в нитриты. Нитраты и нитриты, поступая в растения, не полностью перерабатываются, накапливаются в листьях, стволах, корнях и, попадая в организм теплокровных животных с пищей, превращаются в токсичные вещества, вступающие во взаимодействие с аминами и амидами, образуя вторичные загрязнители - нитрозамин и нитрозамид. В организме человека эти вещества вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства и др. Нитраты - соли азотной кислоты - являются нормальным продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. При употреблении их в повышенных количествах, нитраты в пищеварительном тракте часто восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию (т. е. связываться с гемоглобином эритроцитов).

44 ЭКСТЕНСИВНЫЕ И ИНТЕНСИВНЫЕ АГРОЭКОСИСТЕМЫ

Агроэкосистемы интенсивного типа. Связаны с потреблением больших количеств нефтепродуктов и агрохимикатов. А. весьма разнообразны и могут различаться по специализации (растениеводческие, животноводческие, комплексные) и по величине вложений антропогенной энергии (экстенсивные, компромиссные, интенсивные). Существуют как небольшие аборигенные фермы, где используется только ручной труд и реже мускульная сила животных, так и высокомеханизированные хозяйства и скотоводческие комплексы, потребляющие много антропогенной энергии. Можно выделить следующие А.: Растениеводческие А. В экстенсивном хозяйстве используется залежно-переложная система земледелия (в условиях лесной зоны - подсечно-огневая система земледелия). В таких системах происходит постоянная ротация (заменяемость) участков пашни и естественной растительности, в результате чего восстанавливается плодородие почв. При компромиссном хозяйстве почвовосстанавливающую роль играют посевы многолетних трав и однолетних бобовых культур в севооборотах, а также сидераты (зеленые удобрения). В умеренном количестве используются фосфорно-калийные удобрения, а для контроля плотности насекомых-вредителей - биологические методы защиты растений и система полезных симбиотических связей. В интенсивном хозяйстве сохраняется та же схема производства, что и при компромиссном, но резко увеличиваются дозы минеральных удобрений, возможны полив и использование пестицидов в высоких дозах. Севообороты упрощаются до двух-трех звеньев и не включают сидератов или используется монокультура. С увеличением вложений антропогенной энергии возрастает риск разрушения почв. Животноводческие А. Экстенсивный вариант - это выпас скота на естественных кормовых угодьях (с сенокошением или без него в зависимости от климата). Вложения антропогенной энергии при этом минимальны и сводятся к затратам на жизнеобеспечение пастухов и первичную обработку животноводческой продукции. При компромиссном варианте корм производится на естественных кормовых угодьях и на пашне (многолетние травы, пропашные культуры и др.), плодородие почв которой поддерживается внесением навоза, возможно использование невысоких доз фосфорно-калийных удобрений. При интенсивном варианте животноводческая продукция производится на скотоокормочных комплексах, а корма получают с пашни при высоких вложениях энергии и кроме того завозят из других районов (в таких странах, как Нидерланды или Сингапур - даже из других государств). Часто навоза вносится на поля, но его количество оказывается больше, чем можно внести в почву.

45 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ АГРОЭКОСИСТЕМЫ И ПРОИЗВОДСТВО ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ

Комплексные А. При низких энерговложениях сохраняется ротация полей и естественных кормовых угодий (часть пашни через определенное время забрасывается для естественного восстановления плодородия, хотя частично оно поддерживается за счет навоза). Минеральные удобрения либо не используются, либо вносятся в низких дозах фосфорно-калийные туки. Обеспечение почвы азотом достигается за счет биологической азотфиксации. Такой вариант хозяйства характерен для альтернативных систем земледелия. По существу такие А. создавал А.Т. Болотов.

Под экологически безопасной сельскохозяйственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принятого для различных ее видов «жизненного цикла» (производство - переработка - потребление) соответствует установленным органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, животных и состояние окружающей среды.

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного использования агрохимикатов (удобрения, пестициды, мелиоранты и др.). Работу следует начинать с оценки эколого-токсикологического состояния агроэкосистем, прежде всего - почвенного покрова. Стремление повысить продуктивность возделываемых культур и выращиваемых животных без надлежащего учета природоохранных требований привело к необоснованному увеличению объемов применения минеральных удобрений (преимущественно азотных), пестицидов и мелиорантов. Выбросы промышленных производств и транспорта, коммунальные отходы поставляют в естественные и искусственные экосистемы соединения полихлорированных бифенилов, серы, тяжелых металлов и т. д. Среди природных загрязнителей выделяют афло- и другие микотоксины.

46 АДАПТИВНЫЙ ПОДХОД В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ЗАДАЧИ АГРОЭКОЛОГИЙ

адаптивный подход система получения сельскохозяйственной продукции, обеспечивающая максимальную окупаемость биологической продукцией каждой единицы введенной в агроэкосистему антропогенной энергии. При А.п. подбираются сорта культурных растений и породы сельскохозяйственных животных, наиболее соответствующие почвенно-климатическим условиям района.

Так, Н.И. Вавилов писал о том, что земледелие желательно «осеверить», но в хорошо обеспеченном осадками Нечерноземье выращивать не пшеницу, а рожь. Сегодня (наряду с ячменем и овсом) рожь составляет основу растениеводства северных районов Германии, а также Финляндии, Швеции, Норвегии. Вавилов считал, что в южной части степной зоны пшеницу следует заменить на сорго, которое он образно называл «верблюдом растительного мира».

В настоящее время в Италии, Испании и Франции площади посевов сорго увеличились в 30-60 раз. Ведутся работы по адаптивной селекции сорго для южных районов России. В рамках А.п. расширяется использование видов местной флоры, наиболее приспособленных к местным условиям, развивается адаптивная селекция, экологически оптимизируется структура агрофитоценозов (см. Сортосмесь, Поликультура) и агроэкосистем (см. Экологическая оптимизация агроэкосистем).

При А.п. в животноводстве районируются виды и породы сельскохозяйственных животных, определяются оптимальные границы овцеводства, коневодства, оленеводства, верблюдоводства и т. д. Примером животного, в высокой степени адаптированного к природным условиям степной зоны, является башкирская лошадь. Она не требует зимних помещений, круглый год содержится на открытом воздухе и довольствуется подножным кормом.

Влияние же лошадей на травостой пастбищ несравненно более мягкое, чем коров и тем более - овец. Нарушение требований А.п. ведет к резкому удорожанию сельскохозяйственной продукции или вообще к «нулевому эффекту», когда интродуцированные в новые районы растения или животные не приживаются (примеры: попытки возделывания кукурузы далеко севернее ареала ее распространения или выращивания чайного куста в Закарпатье).

Агроэкология - раздел экологии, предметом которого является разработка инструментов, необходимых для получения качественной сельскохозяйственной продукции в условиях индустриального хозяйства, а следовательно, учитывающая сопряженные с ним воздействия на экологию, как то: применение химических и биологических удобрений, мелиорация почв, выпас скота и пр. В задачи науки входит также разработка методов минимизации вреда от указанных воздействий для окружающей среды.

47 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ И ЗАДАЧИ ГОРОДСКОЙ ЭКОЛОГИИ

По мере развития города в нем все более дифференцируются его функциональные зоны - это промышленная, селитебная, лесопарковая. Промышленные зоны - это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной и др.). Они являются основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны - это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения и т. п.

Лесопарковая - это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки - древесные насаждения в городе, занимающие достаточно обширные территории и тоже служащие горожанам для отдыха. В отличие от естественных лесов и даже лесопарков городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулируемыми системами.

Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные и специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами (территориями, участками и т. п.).

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, автозаправочные станции, гаражи, станции обслуживания, железные дороги со своей сложной инфраструктурой, в том числе подземные - метрополитен; аэродромы с комплексом обслуживания и др.). Транспортные системы пересекают все функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду (урбосреду).

Среда, окружающая человека в этих условиях, - это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно, по Н.Ф. Реймерсу (1990), ее можно делить на собственно природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей - здания, асфальт дорог, искусственное освещение и т. д., т. е. до искусственной среды). В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа - это часть техносферы, т. е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Помимо наземной части ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и его литогенная основа, т. е. поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой (Е.М. Сергеев, 1979). Геологическая среда - это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственная деятельность человека. Таким образом, урбосистемы - это средоточие населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Существование урбосистем зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.

Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации и реутилизации вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ (биогеохимических оборотов) и потока энергии в природных экосистемах. И, наконец, именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда, которые угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека - индикатор качества этой среды.