Воздействие человека на биосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Воздействие человека на биосферу»

Содержание

Введение

1. Технологические формы воздействия человека на биосферу

2. Экологические формы воздействия человека на биосферу

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Человек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений' и животных, так и на сообщества в целом. Но лишь в текущем столетии рост населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными факторами планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватило уже более 20 % территории суши. Количество перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в наше время на порядок выше величин естественных рельефообразующих процессов. Расход кислорода в промышленности и транспорте составляет в масштабе всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислород превышает его производство растениями. В наши дни воздействие человека на природные системы становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.

Век научно-технической революции означает переход биосферы в новую фазу, которую акад. В.И. Вернадский назвал ноосферой сферой ведущего значения человеческого разума. «Биосфера XX столетия,-- писал он еще в 1944 г.,-- превращается в ноосферу, создаваемую, прежде всего ростом науки, научного понимания и основанного на ней социального труда человека» (В.И. Вернадский, 1967, с. 356). Широко бытует представление о том, что ноосфера характеризуется в первую очередь разумным ведением хозяйственной деятельности. Видимо, из этого исходил и В.И. Вернадский. Однако принципиальным нужно считать то обстоятельство, что сила человеческого разума через достижения науки и техники становится ведущим фактором перестройки природных систем и их дальнейшей эволюции. «Разумный» образ сочетания различных форм деятельности -- одна из составляющих научно-технического прогресса; как показывает опыт, это качество формируется позднее, чем реальная возможность эффективного влияния на природу, и стимулируется негативными результатами стихийного развития хозяйства. В основе отрицательных форм влияния человека на биосферу лежит именно расхождение технологических возможностей такого влияния и осознания отдаленных экологических последствий вмешательства в биосферные процессы.

Эксплуатация природных ресурсов может иметь разные экологические последствия. Принято делить ресурсы на неисчерпаемые и исчерпаемые. К первым относятся ресурсы космического масштаба, такие, как солнечная радиация, энергия морских приливов и т. п., источник которых не подвержен влиянию со стороны человека. Можно лишь говорить о количественных изменениях, вносимых его деятельностью, например снижение притока солнечной радиации к поверхности Земли, связанное с загрязнением атмосферы. Масштабы такого загрязнения подчас могут быть сопоставимы с результатами интенсивной вулканической деятельности в прошлые эпохи.

К неисчерпаемым относятся и водные ресурсы планеты: в масштабе всей гидросферы запасы воды остаются неизменными. Но в конкретных регионах обмеление рек и озер, связанное с гидростроительством, созданием оросительных сетей и другими формами хозяйственной деятельности, ставит проблему пресной воды на одно из первых мест. Практически неисчерпаемые ресурсы вод Мирового океана подвергаются крупномасштабному изменению в результате загрязнения нефтью и другими веществами, что вносит подчас существенные изменения в состав и структуру водных экосистем.

Нередко говорят о климатических ресурсах, также относя их к неисчерпаемым. По-видимому, трактовка климата как ресурса не точна; правильнее говорить о комплексе климатических факторов, также подверженном определенным влияниям промышленной и иной Деятельности человека.

Исчерпаемые ресурсы включают запасы каменного угля, торфа, нефти и других полезных ископаемых, темпы, использования которых Несравненно выше, чем скорость естественного накопления, если таковое имеет место в современной биосфере. Эту группу ресурсов относят к невозобновимым; рациональное отношение к ним заключается в разумном ограничении их эксплуатации и в разработке альтернативных форм энергии и материалов. Проблема эта практически выходит за границы экологических.

Гораздо большее значение имеет влияние человека на возобновимые ресурсы (также относящиеся к исчерпаемым). К этой группе относятся все формы живого и биокосного вещества: почвы, растительность, животный мир, микроорганизмы и т. д. Характерной чертой возобновимых ресурсов является их способность к самовоспроизводству, временные масштабы которого сопоставимы с темпами их изъятия из биосферы в результате эксплуатации и других форм человеческой деятельности. Совокупность возобновимых ресурсов -- не что иное, как глобальная экосистема Земли; она существует на основе фундаментальных закономерностей экологии. Для того чтобы эксплуатация биологических ресурсов была разумной и способствовала действительному прогрессу социальной, культурной и научно-технической жизни человечества, нужно четко представлять себе механизмы влияния различных сторон деятельности человека на природные системы, знать закономерности реакции биологических объектов на антропогенные воздействия и на этой основе переходить к управлению экосистемами с целью поддержания их устойчивости и продуктивности.

1. Технологические формы воздействия человека на биосферу

Влияние деятельности человека на природные сообщества чрезвычайно разнообразно и прослеживается на всех уровнях биосферы. Кризисное ее состояние в первую очередь связано с такими формами антропогенного воздействия, как прямое истребление ряда видов живых организмов, а также загрязнение биосферы промышленными и бытовыми отходами, пестицидами и т. п.

Эксплуатация биологических ресурсов. Катастрофические результаты влияния человека на природу впервые были восприняты через список истребленных человеком видов растений и животных. Масштабы такого влияния впечатляющи: только за историческое время зарегистрировано исчезновение более 100 видов крупных млекопитающих и примерно такое же количество видов и подвидов птиц. Среди них такие уникальные формы, как моа (Новая Зеландия), эпиорнис (Мадагаскар), дронт (остров Маврикий в Индийском океане), бескрылая гагарка (Исландия; последний экземпляр погиб в 1844 г.), Стеллерова корова (побережье Тихого океана) и др.

Масштабы истребления животных неуклонно возрастали. Уже в палеолите древний человек, владевший оружием, начал оказывать влияние на численность животных. Примерно 100 тысяч лет назад не без участия человека в Европе исчезли лесные слоны и носороги; позднее та же участь постигла мамонта, шерстистого носорога, гигантского оленя. Около одной тысячи лет назад древними полинезийцами истреблены огромные птицы моа (Dinornis) в Новой Зеландии. Начиная с 1600 г. процесс истребления млекопитающих и птиц начинает документироваться. Установлено, что процесс истребления интенсифицировался на протяжении по крайней мере трех последних столетий. Главные причины уничтожения птиц и млекопитающих -- неумеренная охота и борьба с вредителями. При этих формах воздействия вымирание видов шло главным образом через нарушение механизмов воспроизводства популяций из-за резкого снижения их численности и плотности населения. Однако не меньшее число видов исчезло с лица земли по чисто экологическим причинам, таким, как коренное изменение свойственных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появления новых хищников, возбудителей болезней и т. п. [5]

В первую очередь в число истребленных попадали относительно немногочисленные виды с ограниченным распространением. Но известны и случаи исчезновения животных, отличающихся широким ареалом и высокой численностью. «Ретроспективно» удалось восстановить судьбы некоторых из них. Например, странствующий голубь Ectopistes migratorius в колоссальных количествах заселял Северную Америку от южной Канады до штатов Вирджиния и Миссисипи. Так, в 1871 г. в штате Висконсин колонии этих птиц занимали площадь 600 км² и насчитывали 136 млн. особей. Массовое истребление этого вида началось еще в начале XVII в. и проводилось всеми возможными способами, включая вырубку деревьев с гнездами (на одном дереве помещалось до 50--100 гнезд).

Более оптимистична история американского бизона. В прериях и редколесьях Северной Америки в первой половине XIX в. водилось не менее 40 млн. голов этого животного. С появлением в Америке первых европейских колонистов умеренная до этого охота местных индейцев сменилась варварским истреблением этих копытных. В результате к 1889 г. сохранились лишь два стада: одно -- в Канаде и одно -- в США; их общая численность составляла 835 голов. Своевременно предпринятая охрана этих животных позволила восстановить их численность до 30 тысяч; в настоящее время этот вид уже не находится под угрозой исчезновения.

Тем не менее, процесс вымирания продолжался. В «Красную книгу СССР» занесено более 450 видов животных и около 700 видов растении, в настоящее время редких и находящихся под угрозой исчезновения [8].

Проблема переэксплуатации не менее значима и в водной среде. Известно, что перепромысел не только снижает численность промысловых видов гидробионтов, но и оказывает влияние на структуру и воспроизводительные способности их популяций. В частности, омоложение чрезмерно опромышляемых популяций ведет к уменьшению средних размеров животных, т. е. сказывается на дальнейшей эффективности промысла. Крайнее выражение перепромысла -- исчезновение вида и замена его в водных сообществах другими, менее ценными для человека. Так, интенсивный многолетний промысел сельди в Баренцевом море привел к подрыву ее запасов, и место сельди в этой экосистеме заняла менее ценная мойва. В северной части Тихого океана аналогичным образом на смену морскому окуню пришел минтай, который в последние годы уверенно занимает первое место в мировом промысле рыб.

И в этом случае есть примеры эффекта своевременного принятия мер охраны. Так, только благодаря энергичным мероприятиям по охране и искусственному разведению на Каспии удалось спасти от полного исчезновения знаменитую белорыбицу, численность которой в 60-е годы сократилась до 2 тыс. экземпляров, а к 1985 г. вновь повысилась до 17 тысяч.

Не менее разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растительности. С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка лесов, вначале связанная с развитием примитивного подсечного сельского хозяйства, а позднее -- главным образом ради получения древесины. В результате многие страны (например, Греция и некоторые другие средиземноморские государства) практически лишились леса, поскольку восстановление его не происходило из-за деятельности коз и других домашних животных. В России с конца XVII в. до 1914 г. лесистость снизилась с 51 до 33 %. В настоящее время центр хищнического истребления лесов переместился в Центральную Америку, Индонезию и некоторые другие страны, еще богатые ненарушенными лесами.

Дождевые тропические леса -- самые богатые экосистемы на планете: занимая всего 8 % ее площади, они дают приют почти половине ныне живущих видов животных. Экосистема эта отличается как богатством видов, так и полнотой круговорота: быстрая оборачиваемость биогенных элементов ведет к тому, что они почти не накапливаются. Сведение этих уникальных лесов идет со средней скоростью 71--91 тыс. км²/год, а в странах Амазонии -- до 100 тыс. км²/год. В ближайшие годы эти леса могут быть вырублены полностью на Филиппинах, в Малайзии, западной Африке; ненамного лучше обстоит дело в ряде стран Центральной Америки и Индонезии. Одновременно с нарастанием интенсивности рубок возрастает число пожаров из-за небрежного обращения с огнем. Это усиливает эффект сведения лесов.

Замещение вырубленных лесов, если оно происходит, осуществляется посадками ценных в техническом отношении древесных пород. Таким путем эволюционно сложившаяся устойчивая экосистема сменяется на одновидовые насаждения с соответственно упрощенной структурой. Это определяет их малую устойчивость к неблагоприятным влияниям, повышенную вероятность вспышек вредителей и т. п. [8]

Так происходит при современном промышленном использовании лесов. А между тем местное население, по многим линиям связанное с лесами, веками вырабатывало более рациональное к ним отношение. Так, индейцы бассейна Амазонки владеют эффективными приемами лесопользования. Хорошо зная местные почвы, они не только поддерживают эффективное земледелие, но и проводят лесопосадки, разумно подбирая подходящие породы. Таким путем они создают очаги леса в саванне, в известной мере компенсируя вырубку лесных массивов.

Истребление затронуло и другие формы растительности. Показано, например, что только за последние 100 лет флора Франции потеряла по меньшей мере 20 видов растений. На острове св. Елены (Атлантика) поселившиеся здесь в начале XVI в. европейцы уничтожили покрывающий остров густой лес; к концу XIX в. из местной флоры сохранилось лишь 79 видов; одновременно появилось 970 видов сорных и культурных растений.

Борьба с вредными последствиями переэксплуатации биологических ресурсов -- задача экологическая. Она предусматривает изучение параметров популяций эксплуатируемых видов и разработку на этой основе норм воздействия промысла, не нарушающих, а, напротив, стимулирующих репродукцию в масштабах, полностью компенсирующих уровень промыслового изъятия. Вторичные последствия в виде упрощения структуры экосистем и снижения уровня биологического разнообразия также основываются на экологических закономерностях. Соответственно и мероприятия по восстановлению устойчивости экосистем должны базироваться на экологической основе. Охрана природы в наше время уже не может ограничиваться только «запретительными» мерами (частичный или полный запрет охоты или иных форм эксплуатации конкретных ресурсов, создание сети заказников, заповедников и т. п.). Современные знания достаточны для активных форм воздействия на природные системы вплоть до искусственного конструирования экосистем с заданными свойствами в антропогенно-нарушенных ландшафтах.

Загрязнение биосферы. Различного рода загрязнения атмосферы, почвы и гидросферы определяются выбросом промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, содержащих вещества, не имеющие природных разрушителей и обладающие токсическим действием на живые организмы. В самом общем виде можно сказать, что такие формы влияния на биосферу целиком определяются несовершенством технологических процессов и незнанием закономерностей круговорота веществ в природе.

Промышленное влияние на атмосферу включает изменение ее исходного естественного тазового состава -- уменьшение содержания кислорода и существенное увеличение двуокиси углерода. По некоторым подсчетам, в развитых капиталистических странах суммарное количество потребляемого кислорода, включая его промышленное использование, более чем в 1,5 раза превышает его продукцию растениями на территории этих стран. Острота этой проблемы смягчается глобальностью процессов обмена газов в атмосфере в целом [6]. Более опасным представляется процесс постепенного накопления в атмосфере СО₂, в большом количестве высвобождаемого в различных промышленных процессах. На фоне уменьшения лесных площадей прогрессивное развитие промышленности и транспорта сдвигает баланс СО₂ в атмосфере в сторону его увеличения. Прогнозируемый результат процесса возрастания содержания СО₂ в атмосфере -- так называемый «парниковый эффект»: подсчитано, что удвоение современного содержания СО₂ вызовет повышение средней температуры на поверхности Земли на 4°С. Это существенно скажется на изменениях климата уровня Мирового океана, характера живого населения планеты и т. д. По разным прогнозам этот пороговый уровень концентрации СО₂ может быть достигнут в сроки от 160 до 500 лет. Наряду с изменением естественного соотношения газов в составе атмосферы, в последнее время наблюдается прогрессирующее загрязнение ее пылью и газообразными веществами промышленных выбросов. В частности, весьма опасными оказываются кислотные выбросы, а также иные токсичные газы. Подсчитано, что тепловая электростанция средней мощности только за час выбрасывает, а атмосферу около 5 т сернистого ангидрида и 16--17 т золы. Вокруг химических и металлургических комбинатов от вредных выбросов погибают леса, болеют люди и животные. Пылевые загрязнения атмосферы помимо прямого патологического воздействия на дыхательные органы человека и животных снижают проницаемость атмосферы для солнечного излучения, а также участвуют в возникновении «парникового эффекта».

Промышленная деятельность человека приводит и к загрязнению почв. Основные компоненты такого загрязнения -- промышленные и бытовые отбросы, отходы строительства, зола тепловых электростанций, выбросы пустой породы в местах разработки полезных ископаемых и т. п. Эти загрязнения не только скрывают под собой плодородный слой почвы, но и содержат ряд химических элементов, которые в больших количествах токсичны для растений и микроорганизмов: сера, молибден, медь, кадмий, цинк, мышьяк, алюминий, фтор и многие другие.

При геологоразведочных работах составные части промывочных жидкостей, используемых при бурении (каустическая сода, хлорид натрия), а также дизельное топливо, битум засоряют почвы и ведут к их засолению. В большинстве случаев это приводит к локальной гибели растительности.

Загрязнение почвы происходит и в результате сельскохозяйственной деятельности. Просачивание жидкого навоза из хранилищ на свинофермах загрязняет почвы и грунтовые воды. То же происходит при неправильном хранении минеральных удобрений, гербицидов, ядохимикатов, предназначенных для борьбы с вредителями, и т. п. Особая форма «биологического» засорения почв связана с внесением в нее с фекалиями домашних животных яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов. Это особенно характерно для пастбищ, приусадебных участков.

Почвенное загрязнение снижает площади земель, пригодных для сельскохозяйственного, рекреационного и других рациональных форм использования. Кроме того, попадая из почвы в грунтовые воды, загрязнители проникают в водную среду.

Большую экологическую опасность представляет широкое применение ядохимикатов в сельском хозяйстве, при озеленительных работах в городах и т. д. Рассчитанные на борьбу с вредными насекомыми и сорняками, пестициды ядовиты и для многих других живых организмов, а также для человека. Поэтому при использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза и свойственные ему регуляторные механизмы. В ряде случаев зафиксировано парадоксальное явление -- применение ядохимикатов приводило к повышению численности вредителей за счет уничтожения их естественных врагов и паразитов. Передаваясь по пищевой цепи, токсиканты способствуют гибели хищных зверей и птиц, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Поиски выхода их этой острой проблемы видятся в двух направлениях: создание инсектицидов и гербицидов узконаправленного действия и разработка биологических (биоценотических) методов ограничения численности вредных в данных условиях видов. [6]

Одной из острейших проблем современности стало загрязнение пресных вод. Рост численности населения и прогрессивное развитие различных отраслей промышленности ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов бытовыми и промышленными стоками. Многие из веществ, входящих в состав сточных вод, токсичны для человека и многих других живых-организмов. В частности, весьма губительны для большинства гидробионтов отходы целлюлозно-бумажной промышленности. В водоемах, принимающих сточные воды таких предприятий, погибает почти все население беспозвоночных животных и рыб. Положение усугубляется тем, что окисление древесной массы связывает большое количество кислорода, приводя к общему дефициту его в водоеме.

Среди промышленных выбросов особую опасность для живого населения водоемов представляют нефтепродукты, кислоты, поверхностно-активные вещества, соли и различного рода токсиканты. «Букет» этих загрязнений вносит существенные изменения в водные экосистемы. Не говоря уже о гибели гидробионтов от токсичных выбросов, сток промышленных вод меняет степень солености водоема, величину рН, кислородный режим и многие другие параметры водной среды. Все это, как правило, ведет к обеднению видового состава водных биоценозов, снижению их продуктивности и устойчивости. Во многих водоемах загрязнение промышленными и сельскохозяйственными отходами приводит к замене основных промысловых рыб на менее ценные. Так, в большинстве озер и рек Европы сиговые, лососевые и осетровые рыбы оказываются в особо неблагоприятных условиях и постепенно замещаются более короткоцикличными карповыми и окуневыми (плотва, лещ, окунь, ерш) [1].

Дополнительным источником загрязнения водоемов стали «кислые дожди», особенно характерные для Восточной Европы. Бытовые стоки, богатые органикой, ведут к повышению эвтрификации водоемов, неблагоприятно сказывающейся на их кислородном режиме и продуктивности. На базе обилия органических веществ идет усиленное развитие фитопланктона («цветение воды»), многих других гидробионтов, прибрежных зарослей высшей растительности. Но зато возникает дефицит кислорода, расширяется глубинная зона с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака и т. д. Это ведет к гибели пенных видов рыб и ухудшению питьевых качеств воды; многие эвтрофированные водоемы теряют хозяйственное значение.

Засорение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Однако засорение источников пресной воды резко снижает потенциальный водозабор. Считается, что в реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается около 450 км³ сточных вод, притом лишь половина этого количества подвергается искусственной очистке, да и то не всегда в достаточной степени. Уже сейчас почти половина человечества испытывает «водное голодание», причем это относится и к высокоразвитым странам. В США, например, недостаток воды, испытывает примерно 1/7 населения. Засорение пресных вод имеет и более отдаленные последствия. Нарушения водных экосистем снижают уровень биологической самоочистки вод. В результате часть загрязнений попадает в морские водоемы. Впрочем, воды Мирового океана загрязняются и более прямым путем. Многие акватории служат местами бесконтрольного сброса различных (в том числе и радиоактивных) отбросов. Даже центральные части Атлантического океана сильно засорены отбросами с различных судов. [4] Особенно широко распространено и весьма опасно загрязнение морских вод нефтепродуктами. Широкие масштабы транспортировки их в танкерах повышенного тоннажа почти всегда сопровождаются потерями нефтепродуктов (хотя бы при промывке емкостей), а в ряде случаев -- авариями с выбросом огромных количеств нефти и ее производных. Подсчитано, что в наши дни в воды Мирового океана попадает до 10 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно. Покрывающие поверхность воды нефтяные пленки нарушают обмен газами, теплом, влагой между гидросферой и атмосферой. В результате нарушаются условия существования планктона и других гидробионтов. В случаях аварий появление «нефтяных островов» вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Углеводородные компоненты нефти и продуктов ее переработки токсичны для многих беспозвоночных и для рыб, которые ими питаются.

Описаны и случаи пестицидного отравления морских рыб. Пестициды, попадая в воду, легко разносятся течениями. Результаты сказываются в уменьшении масштабов рыбного промысла. Борьба с различными формами загрязнения биосферы -- проблема, лишь условно относимая к экологическим. Разработка различного рода очистных сооружений -- задача чисто техническая и во многом решенная, хотя и не всегда эти сооружения используются в должной мере. Поэтому важен и юридический аспект проблемы -- соблюдение законодательства, ограничивающего выброс промышленных отходов в окружающую среду. Собственно экологической оказывается проблема нормирования допустимого уровня антропогенной нагрузки на конкретные экосистемы. Теоретическая база решения этой задачи лежит в изучении адаптивных возможностей конкретных видов по отношению к различным воздействиям на уровне организмов, их популяций и целых сообществ. В основе разработки нормативов различных воздействий должны лежать: 1) формализация основных понятий, характеризующих устойчивость биологических систем; 2) разработка принципов экстраполяции эффектов антропогенного воздействия с организменного уровня на популяционный; 3) применение методов математической экологии для обобщения результатов (В.Н. Большаков, B.C. Безель, 1990). На экосистемном уровне важной задачей оказывается развитие «экологического конструирования» в виде направленного формирования экосистем на землях, опустошенных промышленным воздействием [2]. Следует отметить, что, несмотря на огромный «задел» в виде материалов о реакции организмов разных видов на отдельные экологические факторы и их комплексы, разработка на этой основе принципов экологического нормирования лишь только начинается.

2. Экологические формы воздействия человека на биосферу

Рассмотренные выше формы технологического воздействия человечества на природные системы представляют собой важнейшую проблему современного экологического кризиса. С прямыми формами негативного влияния на природу надо бороться, тем более что их устранение находится во власти человека. Многое в этом направлении уже сделано. Законы об охране природы, принятые уже во многих странах, -- солидная юридическая основа природоохранных мероприятий. В ряде стран промышленное использование биологических ресурсов лимитировано законом, а уровень загрязнения биосферы начал снижаться. Так, принципиально улучшилось состояние Рейна, ранее загрязненного до предела. Даже в Москве-реке после проведения очистных работ и регулярной промывки русла численность рыб в черте города повысилась. Есть надежда, что неразумным действиям человека в «сфере разума» будет положен конец.

Но наряду с прямыми влияниями человечество всеми формами своей деятельности неизбежно и неустранимо вносит косвенные изменения в состав и условия существования природных сообществ. Развитие транспорта и связи, грандиозные масштабы гидростроительства и мелиорации, изменение ландшафтов в связи с созданием городов и введением индустриальных методов сельского хозяйства -- все это независимо от желания человека коренным образом изменяет условия существования окружающих его экосистем и отдельных видов [1]. Реакция живого населения планеты на эти изменения в принципе основывается на тех же механизмах организменного, популяционного и биоценотического уровней, которые были рассмотрены в этой книге. Знание этих механизмов необходимо для прогнозирования последующих событии, устранения нежелательных эффектов антропогенного воздействия и направленного формирования устойчивых и продуктивных сообществ культурных ландшафтов.

Влияние транспорта. Известно, что с развитием транспорта резко увеличивается переселение животных за пределы их естественного ареала. Процесс этот случаен: растения и животные «путешествуют» вместе с грузами, прикрепляясь к днищам кораблей, проникая в железнодорожные вагоны, трюмы судов, салоны самолетов. Даже в глухих, незаселенных местах очень быстро появляются несвойственные местным сообществам виды, если здесь обосновывается геологоразведовательная экспедиция, поселяются первые отряды строителей и т. п.: всеми видами транспорта, включая вертолеты, вместе с грузами сюда «доставляются» крысы, домовые мыши, амбарные вредители, семена сорняков и др. Примеры такого расселения известны с давних времен. Так, собака динго Canis dingo была завезена в Австралию полинезийцами еще до появления там европейцев. Интенсивность транспортировки растений и животных росла по мере усовершенствования транспортных средств, роста скоростей. Известно, что с появлением первых скоростных чайных клиперов в устье Темзы стали находить беспозвоночных, свойственных Индийскому океану. Раньше прикрепляющиеся к днищам кораблей животные за время путешествия из Юго-Восточной Азии успевали пройти полный цикл развития и сбросить личинок в открытом океане; с повышением скорости многие из них успевали попасть в прибрежные мелководья Англии.

Масштабы непредумышленного расселения растении и животных весьма впечатляющи. Отмечено, что в крупные порты регулярно завозятся многие десятки видов. В окрестностях Одессы существуют укоренившиеся поселения термитов, доставленных морскими судами из мест их естественного распространения. Расселение черной крысы в европейской части России было во многом связано с навигацией по знаменитому «пути из варяг в греки». В 30-х годах подсчитано, что в крупный порт Гамбурга за 3 года было завезено 490 видов животных, в том числе 4 вида ящериц, 7 видов змей, 2 -- амфибий, 22 -- моллюсков, остальные -- насекомые и паукообразные. Ч. Элтон в обзоре «нашествий» животных и растений приводит наблюдения энтомолога Дж. Майерса (1934), который на судне с рисом, следовавшем из Тринидада на Кубу, зарегистрировал 41 вид животных. Уже в наше время на том же маршруте лишь в одном транспорте риса было обнаружено 42 вида членистоногих. [7]

В основном подобным путем транспортируются семена растений и беспозвоночные животные (прикрепленные к днищам судов гидробионты, попадающие с грузом членистоногие и др.); в меньших количествах, но достаточно регулярно завозятся позвоночные, главным образом амфибии и рептилии, а также млекопитающие (и не только крысы) и реже птицы. «Развитие средств транспорта, -- пишет Ч. Элтон, -- в течение последних ста лет непрестанно поддерживало и усиливало эту «бомбардировку» всех стран чужеземными видами, перевезенными случайно или намеренно по морю, по воздуху или по суше из мест, которые ранее были разобщены... Этот всемирный процесс, усиливающийся с каждым годом, ведет к постепенной ломке того распределения видов, которое существовало всего сто лет назад». Результаты интродукции живых организмов в новую среду (нередко за пределы естественного ареала) определяются чисто экологическими закономерностями. Исходным оказывается вопрос о том, насколько условия в местах интродукции соответствуют видовой нише и диапазону переносимых колебаний отдельных факторов и их комплексов (степени эврибионтности вида). Это один из ведущих «отсеивающих» факторов, препятствующих массовому закреплению новых видов вне пределов исторически сложившегося ареала. При благоприятных кормовых и абиотических условиях укоренение вида возможно, если численность интродуцентов достаточна для формирования видоспецифических размножающихся групп и если в составе местного биоценоза отсутствуют достаточно мощные конкуренты и многочисленные специализированные хищники. [7] При соблюдении этих условий по прошествии некоторого времени нередко наблюдается «демографический взрыв» интродуцированного вида, выражающийся в резком повышении численности и часто сопровождающийся неблагоприятными воздействиями на те или иные условия жизни человека. Весьма характерна в этом отношении драматическая история появления на европейском континенте элодеи Elodea canadensis. Это водное растение было завезено в Англию в 1842 г. с американским лесом. Прекрасно размножающаяся вегетативным путем, элодея к 80-м годам XIX в. необычайно размножилась и заполнила все водоемы в таком количестве, что рыбаки часто просто не могли орудовать сетями. Несколько позже нашествия элодеи, в 1884 г., на выставке хлопка в Новом Орлеане (США) в качестве декоративного растения использовался водяной гиацинт. На некоторых реках южных штатов США прекратилось судоходство. В 1938--1939 тт. в Бразилии разразилась крупнейшая вспышка малярии, унесшая около 12 тыс. жизней. При исследовании причин этой эпидемии выяснилось, что в 1929 г. в Бразилию на скоростном истребителе, прилетевшем из Южной Африки, попало какое-то количество малярийных комаров, которые оказались способны выплаживаться на открытых плесах вне леса и залетать в жилища.

Примеров подобного рода известно достаточно много. Но уже сказанное дает представление о возможности опасных последствий непредусмотренной интродукции чужеродных видов, предотвратить которые часто не могут даже самые строгие карантинные меры. Причины подобных «демографических взрывов» также чисто экологические. В схеме они заключаются в том, что виды, нашедшие благоприятные условия в новых местах, на первых порах еще не входят в состав биоценоза и не испытывают контролирующее воздействие специфических паразитов, возбудителей болезней, хищников (на стадии невысокой численности) и т. п. С течением времени непомерные вспышки численности обычно купируются: вид входит в состав биоценотических связей, и его обилие устанавливается в зависимости от взаимодействия с популяциями других видов в системе биотического контроля. При этом в ряде случаев (чаще -- в относительно простых и малоустойчивых экосистемах, например островных) он может занять доминирующее положение [8].

В любом варианте последствия внедрения новых видов сказываются на структуре сообществ. Показано, например, что повышение численности гребневика Mnemiopsis leidyi, занесенного в Черное море от атлантического побережья Северной Америки, привело к существенной перестройке пелагического сообщества. В частности, в результате выедания гребневиком биомасса ряда копепод снизилась в 2--3 раза, сагитт -- более чем в 10 раз, а медузы Aurelia aurita -- в 3 раза (Э.А Шушкина и др., 1990).

Акклиматизация. Аналогичные закономерности часто проявляются и при направленной акклиматизации видов, представляющих ценность для человека. И в этом случае стихийная, экологически непродуманная интродукция вида в новые условия может окончиться неудачей либо по причине неблагоприятного выражения каких-либо экологических факторов, либо в силу недостаточной численности исходной колонизирующей группы. В случае благоприятного сочетания «стартовых» условий искусственная акклиматизация чаще всего приводит через некоторое время к резкому повышению численности интродуцента, что не всегда соответствует первоначальным планам. В этом отношении весьма демонстративна история появления домовых воробьев Passer domesticus в Америке. Она началась с того, что в 1850 г. на мачтах прибывшего из Англии корабля была обнаружена пара домовых воробьев. Эта первая пара погибла. Тогда американцы уже намеренно ввезли из Англии партию воробьев, которые успешно укоренились на новом месте, тем более что их на первых порах охраняли и подкармливали. Однако через некоторое время воробьи размножились настолько, что стали буквально бичем сельского хозяйства, уничтожая значительную долю урожая зерновых и плодово-ягодных культур. Пришлось принимать экстраординарные меры по их истреблению [6].

Вспышка численности через некоторое время после интродукции, как правило, сопровождает удачно прошедшие случаи акклиматизации и нередко способствует переоценке ее результатов. В этом случае последующий спад численности, который нередко трактуется как показатель неудачи, на самом деле знаменует собой фазу устойчивого вхождения вида в биоценоз. Именно этот уровень характеризует установившуюся продуктивность, и от него должны строиться расчеты эксплуатации; преждевременные надежды на большую продукцию в период пика численности столь же необоснованны, как и признание акклиматизации неудачной при последующем ее спаде.

Вхождение акклиматизированного вида в состав местного биоценоза всегда в той или иной степени связано с перестройкой всего сообщества. Иногда такие перестройки имеют достаточно сложный вид. Вселение в 1965 г. в систему водоемов Панамского канала чужеродного вида окуня привело к выеданию им популяций местных мелких рыб. В результате появились вспышки цветения воды и массового развития зоопланктона, а также возросла вероятность эпидемических вспышек малярии.

Все это говорит о том, что при подготовке проектов акклиматизации весьма важно кроме учета исходных характеристик мест интродукции прогнозировать не только предполагаемую пользу в виде эксплуатации популяций интродуцента, но и его возможное значение для всего биоценоза. Вид-интродуцент, например, может оказаться более сильным конкурентом, чем местные, и способствовать их вытеснению. Так, проведенная в середине XIX в. акклиматизация в Австралии диких кроликов превратила их в мощных конкурентов домашнего скота. Акклиматизация американской норки Mustella vison в пределах ареала европейской М. lutreola привела к вытеснению аборигенного вида; в настоящее время вопрос о сохранении европейской норки как вида стоит остро. В некоторых случаях возможны и другие биоценотические последствия внедрения новых видов. Так, удачно акклиматизированная в европейской части России енотовидная собака Nyctereutes procyonoides стала истреблять большое количество околоводной дичи; ондатра Ondatra zibethicus включается в природные очаги туляремии и т. д. [8]Масштабы акклиматизации -- как направленной, так и неумышленной -- весьма велики. В США, например, известно, около 200 тыс. вселившихся видов и разновидностей растений изо всех частей света. Во флоре Англии чужеродных видов более 700, в Австралии в одном только штате Виктория известно 129 завезенных видов растений, из них 57 из Европы, 40 --из Африки, 30 --из Северной и Южной Америки, 2 -- из Азии.

Гидротехническое строительство. Существенное значение в изменении состава и биотических связей в водных сообществах имеют гидротехнические сооружения. Известно, что открытие в 1869 г. Суэцкого канала привело к появлению в Средиземном море ряда видов гидробионтов из Красного моря. Отмечены и обратные перемещения, но они выражены слабее. Миграция, приводящая к смешению фаун, ослаблена наличием в середине трассы канала Большого Горького озера, отличающегося повышенной соленостью воды. В отличие от Суэцкого, Панамский канал оказался практически непреодолимым для морских видов по причине включения в его трассу примерно 65 км пресной воды озер. В этом участке отмечено лишь несколько видов эвригалинных рыб, и только для одного атлантического вида доказано прохождение через весь канал (Ч. Элтон, 1960). Сколько-нибудь заметных экологических сдвигов ни в одном из этих двух случаев не описано. Известно отрицательное влияние плотин гидроэлектростанции на воспроизводство запасов рыб в связи с перекрытием нерестовых путей; специальные каналы для пропуска рыбы строятся далеко не везде, и не все рыбы эффективно их используют. Создаваемые плотинами водохранилища также нередко подрывают запасы рыб, затапливая прежние нерестилища. Кроме того, неустойчивость водного режима водохранилищ нередко бывает причиной обсыхания нерестилищ при резких сбросах воды.

Много рыбы погибает, попадая в оросительные системы. При этом до 90 % их попадает туда ночью, так как в это время у рыб не выражена реакция на направление и скорость течения. Поэтому рационально регулировать время забора воды или же организовывать «световую защиту» на входе оросительной системы [3]. Образование водохранилищ на больших площадях кардинально меняет облик ландшафта. Исчезают прежние (лесные, луговые) биоценозы, формируются системы «пограничных» околоводных сообществ, состав и функции которых находятся под климатообразующим и гидрологическим влиянием водохранилища. Неустойчивость уровня воды и в этом случае оказывает отрицательное воздействие, в частности на околоводных млекопитающих и птиц, заселяющих побережья, сплавины и мелководные зоны водохранилищ.

Яркий пример отдаленных экологических последствий крупных гидротехнических проектов представляет сооружение Асуанской плотины в низовьях Нила. Строительство плотины имело целью снять неблагоприятное воздействие паводков, упорядочить орошение с помощью искусственной ирригационной системы и таким образом предотвратить влияние засух на урожай. Постройка плотины была завершена в 1970 г. И тогда же начали ощущаться непредусмотренные проектом экологические эффекты. Прежде всего, оказалось, что не удается достичь запланированного уровня заполнения водохранилища: вода просачивалась сквозь пористые породы, слагающие берега искусственного водоема. Зарегулирование стока сняло влияние паводков. Орошение полей осуществляется только по системе каналов. В результате прекратилось ежегодное поступление на поля ила и вымывание из почвы солей, что прогрессивно ухудшало плодородие почв; в сельском хозяйстве потребовалось использование минеральных удобрений.

Ощущаются и дополнительные эффекты зарегулирования стока Нила: эрозия берегов и оросительных каналов, появление заболеваний человека, вызванных размножением плоского червя p. Schistosoma, и др. Сумма отдаленных последствий строительства плотины сказывается не только в долине Нила, но и в экосистемах восточной части Средиземного моря [4].

Изменение ландшафтов. В современных условиях антропогенное изменение ландшафтов представляет собой наиболее мощный и постоянный фактор, оказывающий влияние на видовой состав, структуру и экологические связи в экосистемах. В процессе антропогенного освоения природных комплексов происходит изменение условий существования как отдельных видов, так и целых сообществ. Экологические механизмы влияния преобразования ландшафта на биоценозы известны пока лишь в самых общих чертах. Можно говорить о следующих главных направлениях этого процесса:

Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава и упрощению биоценотических связей в экосистеме; упрощение почти всегда связано со снижением устойчивости систем как к внешним воздействиям, так и к нарушениям динамического равновесия внутрисистемных взаимосвязей.

Связанное с деятельностью человека введение в исходный тип ландшафта элементов мозаичности увеличивает биологическое разнообразие и усложняет связи в биоценозе; это повышает устойчивость антропогенных биоценозов такого типа.

Антропогенные («культурные») ландшафты всегда в чем-то несут черты, свойственные каким-либо естественным. Это определяет их пригодность и даже привлекательность для организмов определенных жизненных форм. На этом строится формирование биотических комплексов антропогенных экосистем.

Вместе взятые, эти свойства антропогенно измененных ландшафтов определяют дифференцированную реакцию живых организмов на новые условия и лежат в основе антропогенных сукцессии преобразуемых человеком экосистем [3].

Одна из наиболее обычных форм антропогенного изменения ландшафта -- его упрощение, создание «ландшафтной монотонности» и на этой основе -- разрушение сложных экосистем с заменой их более простыми. Особенно наглядно это видно на примере введения монокультур в сельском и лесном хозяйстве. В условиях монокультур резко обедняется видовой состав растительного сообщества, а вслед за этим и животного населения исходного биоценоза. Если, например, в степи распахивается и засевается пшеницей большой массив земли, то при этом возникает «культурная степь», в которой сохраняются принципиальные особенности рельефа, почвы, теплового и влажностного режимов и других ландшафтных параметров степной экосистемы, но сложный травостой заменяется одним видом злаковых, монотонно распределенным по всей площади. Остальные виды растений, а вместе с тем и большое число видов животных, связанных с ними в естественной степи, выбывают из состава экосистемы. Они или отступают в нераспаханные участки, или -- в наиболее остром варианте -- вымирают. Но сохранившиеся виды получают в измененной среде дополнительные условия для наращивания численности (изобилие пищи, упрощение и несовершенство биоценотических регулирующих механизмов). Резкий подъем численности таких видов воспринимается человеком как вредная деятельность, изымающая часть урожая возделываемых культур. Так возникает проблема вредителей; она целиком основывается на упрощении структуры и функции экосистем. Подобным же образом идет процесс упрощения экосистем и при массированных вырубках леса. При этом, если освободившаяся площадь используется под земледелие, на ней формируется экосистема, напоминающая степную, но в упрощенном виде. Если же на месте рубок проводятся лесопосадки, то чаще всего они представляют собой монокультуру, чистота которой поддерживается всей технологией лесного хозяйства, поскольку именно в чистых культурах возможно широкое применение техники, как в процессе выращивания леса, так и при последующей его эксплуатации. В этом случае также происходит обеднение и упрощение экосистемы, что лежит в основе возможности массовых вспышек размножения вредителей данной породы в силу ослабленного биотического контроля их численности [2].

Вспышки численности «вредителей» в индустриализованном сельском хозяйстве и в обширных по площади лесных монокультурах, сменивших вырубленные леса сложного состава,-- обычное явление, неизбежный экологический результат такой формы организации хозяйства. Уже упомянутое выше «правило числа видов и числа особей», возникшее в экологии на базе биогеографических материалов, находит полное подтверждение в условиях антропогенного ландшафта. Рассмотренное выше изменение обилия видов на разных стадиях антропогенной сукцессии лесных экосистем связано со сменой степени сложности и структурированности сменяющих друг друга биоценозов; при этом меняется не только число видов, но и соотношение различных таксономических и экологических групп, общая биомасса и ряд других параметров.

Современные данные показывают, что этому правилу следует динамика обилия видов и их общей численности (биомассы) в антропогенных ландшафтах. Так, исследование населения птиц в районах с разной антропогенной нагрузкой в южной Африке (дельта р. Окванго, Ботсвана) показало, что наибольшее число видов отмечается в местах, переходных от естественных биотопов к сильно нарушенным деятельностью человека (сказывается внесение человеком некоторого разнообразия, мозаичности в исходный ландшафт). Наибольшая же плотность населения при малом числе видов характерна для сильно освоенных человеком участков. экологический биосфера природный сообщество

Рассмотренные закономерности подсказывают пути преодоления неблагоприятных последствий антропогенного упрощения экосистем. Этот путь -- в формировании разнообразия. Уже сейчас в ряде европейских государств при создании лесных монокультур (удобных для механизированной обработки и эксплуатации) специально конструируются сложные опушки, создающие условия для формирования устойчивого комплекса птиц и насекомых, ограничивающих возможности возникновения вспышек вредителей. В Польше подобные «островки разнообразия» вводятся и в глубину леса: в небольших «окнах» хвойных насаждений сажают лиственные деревья, кустарники, оборудуют здесь гнездовья и кормушки для птиц. Такое обогащение усложняет трофическую структуру биоценоза, разнообразит его состав и соответственно повышает эффективность естественных регулирующих механизмов. [7].

В открытых ландшафтах (степь, обширные пространства посевных культур и т. п.) биоценотическое разнообразие создается конструированием лесных полос, живых изгородей, межевых участков и т. п. Показано, что такие «интразональные» включения в ландшафт благоприятно сказываются на температурном, влажностном и радиационном режиме прилежащих территорий. Кроме того, здесь формируется достаточно сложный комплекс животного населения, выполняющий функции биоценотического контроля в прилежащих монокультурах или просто организованных сообществах.

Внесение элементов мозаичности, повышающей экологическое разнообразие ландшафта, характерно не только для направленной на эту цель деятельности человека. Этот процесс осуществляется и стихийно при освоении новых регионов, и в этом проявляется вторая из отмеченных выше принципиальных сторон антропогенного влияния на ландшафты.

Возникновение поселений человека внутри лесных массивов неизбежно связано с расчисткой значительных площадей, формированием здесь сельскохозяйственных участков, искусственных водоемов и т. п. Производственные лесоразработки создают мозаичность массивов, находящихся на разных стадиях сукцессии. Это обогащает как фитоценозы, так и животное население, хотя практически никогда прямо не предусматривается при планировании рубок; экологически значимые результаты возникают стихийно. [2]

В нелесных ландшафтах элементы мозаичности и усложнения вносятся в экосистемы с появлением поселков, искусственных водоемов, огородов, садов и других элементов, сопутствующих проявлению различных форм деятельности человека. В антропогенных оазисах среди пустынь формируется своеобразный комплекс растительности и животных, резко отличающийся от типичных пустынных фито- и зооценозов и целиком определяемый наличием постоянных источников воды, активным подбором древесных и кустарниковых пород, постройками и т. д. То же происходит и в степной зоне с той разницей, что контраст антропогенных и зональных биоценозов выражен, как правило, не столь резко. В числе привносимых человеком в открытые ландшафты структурных элементов большое значение имеют такие, которые увеличивают «объемность» среды: парки и сады («культурный лес»), жилые и хозяйственные сооружения, скирды, ометы соломы и т. д. В этом плане могут иметь значение даже небольшие, на первый взгляд, изменения местности. Прослежено, например, что кучи камней, вынесенных с полей при обработке, привлекают змей, повышая их численность вблизи сельскохозяйственных угодий. В бывшей Югославии в таких условиях концентрация некоторых видов змей -- обычное явление.

Несомненно, на изменении экосистем сказываются не только вносимые в них новые элементы, но и преобразование самих исходных сообществ под действием хозяйственной деятельности. В открытых ландшафтах это, в частности, относится к влиянию животноводства, вызывающего перестройки типа растительности, а соответственно и животного населения. Во всех случаях принципы антропогенных перестроек биоценозов основываются на разнокачественности видов исходного сообщества по их реакции на вносимые человеком изменения. [6]

Синантропиация фауны. Дифференцированная реакция разных видов -- наиболее общая закономерность биоценотического ответа на антропогенные преобразования ландшафтов. Реакция каждого вида на изменение окружающих условий определяется тем, как соотносятся эти изменения с эволюционно сложившимся отношением вида к комплексу условий его существования, т. е. основывается на экологических правилах оптимума и минимума. Основная причина вымирания видов животных в последние столетия заключается не в физическом их истреблении, а в нарушении условий нормального существования и воспроизведения. Даже в «классических» случаях прямого уничтожения (бизоны, странствующий голубь и др.) фактической причиной вымирания было нарушение основ популяционной структуры и соответственно механизмов репродукции и ее контроля. «Добивали» уже не организованных в саморегулирующиеся популяции особей, доживающих свой индивидуальный срок. Сказанное определяет стратегию человека по отношению к исчезающим видам. Для их сохранения следует направленно охранять оставшиеся популяции на специальных заповедных территориях, сохранивших «эталоны» нетронутых зональных экосистем, а если это уже невозможно -- сохранять их в искусственных условиях. Виды, условия, для нормального существования которых еще сохранились на достаточных для жизни площадях, могут быть восстановлены путем применения необходимых биотехнических мероприятий или через фазу охраны и воспроизведения в искусственных условиях с последующим выпуском в природу. Такая работа ведется; ее эффективность зависит от степени экологической обоснованности тех или иных проектов.