Экосистема. Характеристика, примеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экосистема. Характеристика, примеры

Понятие экосистемы является одним их основных понятий в современной экологии. Экологической системой или экосистемой называется совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, обусловленной обменом веществ и распределением потока энергии. Следовательно, в биологическом смысле под экосистемой понимается любая система, включающая в свой состав сообщества живых существ и среду их обитания, объединенные в единое функциональное целое.

Каждая экосистема характеризуется совокупностью свойств и структурой. Важнейшей с точки зрения организации экосистем является их видовая структура.

Экосистема - сложный объект, при изучении которого используют медоты системного анализа. Классификация таких сложных систем должна проводиться по различным основания, или признакам деления на классы. По пространственному масштабу выделяются экосистемы различного ранга: микроэкосистемы, мезоэкосистемы, макроэкосистемы и глобальная экосистема. Наименьший ранг имеют микроэкосистемы, примера которых могут служить маленький водоем, труп животного с населяющими его организмами или ствол упавшего дерева в стадии биологического разложения, домашний аквариум и даже лужица или капелька воды, пока в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ. Экосистемы промежуточного ранга называют мезоэкосистемы (лес, пруд, река и т.д.).

Макроэкосистемы имеют большой масштаб и связаны с крупными географическими объектами, составляющими по размерам значительную часть земной поверхности (например, океан, континент и т.п.). самый большой ранг имеет глобальная экосистема, эквивалентная биосфере Земли в целом. Таким образом, более крупные экосистемы включают в себя экосистемы меньшего ранга.

По характеру среды обитания сообществ живых организмов природные (естественные) экосистемы разделяются на наземные и водные, среди последних иногда выделяют пресноводные и морские экосистемы. Основные экологические свойства экосистем существенно зависят от различия условий среды обитания (географических, гидрографических, климатических, почвенных и др.). Поэтому указанные виды природных экосистем разделяются в свою очередь на различные типы экосистем. В классе наземных экосистем выделяют тундровые, таежные, степные и др., а пресноводные экосистемы делят на озерные, речные, болотные и т.п.

Для удобства рассмотрения некоторых особенностей взаимодействия общества и природы по степени антропогенного воздействия на природную среду будем различать три следующих вида экосистем: природные, социоприродные и антропогенные.

Природные экосистемы - это естественные экосистемы, при изучение которых не учитываются какие бы то ни было антропогенные воздействия. К антропогенным будем относить искусственные экосистемы, непосредственно созданные человеком для удовлетворения своих потребностей. Их удобно разделять на техногенные и аэроэкосистемы. К техногенным относятся экосистемы, целенаправленно созданные для решения определенных задач охраны окружающей среды и природопользования, например, сложные очистные сооружения и комплексы биологической очистки сточных вод во многих крупных городах мира.

Агроэкосистемы создаются практически во всех странах и предназначены для резкого повышения плодородия земель и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур на основе химизации и применения новых технологий сельскохозяйственного производства.

Под социоприродными понимаются экосистемы, которые формируются не в результате целенаправленной деятельности человека, а возникают опосредованно вследствие взаимодействия человеческого общества с природной средой. Неосознанная деятельность человека, связанная с удовлетворением его постоянно растущих потребностей, приводит к тому, что естественные экосистемы в окружающей его среде трансформируются (преобразуются) в социоприродные экосистем является включение в состав экосистемы человека как носитель культуры. Необходимость такого социоприродного подхода к рассмотрению экосистем в современной экологии обусловлена и тем, что человек в современных условия стал геологической преобразующей силой, без учета которой невозможно разрабатывать стратегии устойчивого развития цивилизации и рационального природопользования.

Видовая структура природных экосистем. Под видовой структурой экосистемы понимается перечень видов организмов, образующих экосистему, и соотношение их численностей. Точных данных о количестве видов в экосистемах нет, так как трудно учесть видовое разнообразие всех мелких организмов (особенно микроорганизмов). Оно исчисляется сотнями и десятками сотен. Видовое разнообразие обычно тем значительнее, чем разнообразие и богаче условия (биотоп) экосистемы. В этом отношении самыми богатыми по видовому разнообразию являются, например, экосистемы дождевых тропических лесов. Только древесные виды исчисляются в них сотнями.

Богатство видов, или биоразнообразие, зависит также от возраста экосистем. Молодые экосистемы, возникающие, например, на таком изначально безжизненном субстрате, как отвалы пород, извлекаемые из глубинных слоев земной коры при добыче полезных ископаемых, крайне бедны видами. В дальнейшем по мере развития экосистем их видовое богатство увеличивается. Но в хорошо сформировавшихся экосистемах оно может несколько уменьшаться. К тому времени обычно выделяется один или несколько видов, которые явно преобладают по численности особей. Например, в еловом лесу - ель, в смешенном - ель, береза и осина, в степи - ковыль и типчак. Эти виды занимают большую часть пространства, оставляя меньше места для других видов.

Строение экосистем. В экосистеме можно выделить два компонента - биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества - консументы и редуценты) компоненты формирующие трофическую структуры экосистемы. Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца (тепла, химических связей). Автотрофы представляют первый трофический уровень экосистемы. Последующие трофические уровни экосистемы формируются за счет консументов (2-й, 3-й, 4-й и последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят неживое органическое вещество в минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным элементом.

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

- климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды;

- неорганические вещества, включающиеся в круговорот;

- органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии;

- продуценты - организмы, создающие первичную продукцию;

- макроконсументы или фаготрофы - гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;

- микроконсументы (сапротрофы) - гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мертвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

- биофаги - организмы, поедающие других живых организмов;

- сапрофаги - организмы, поедающие мертвое органическое вещество.

Данное разделение показывает временно - функциональную связь в экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического вещества и перераспределении его внутри экосистемы (биофаги) и переработки сапрофагами. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например в случае соснового бревна , 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Примеры экосистем

Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров листопадный лес и пруд.

В состав листопадных лесов входят буки, дубы, грабы, липы, клены, березы, осины, рябины и другие деревья, чья листва осенью опадает. В лесу выделяется несколько ярусов растений: высокий и низкий древесный, кустарников, трав и мохового напочвенного покрова. Растения верхних ярусов более светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности, чем растения нижних ярусов. Кустарники, травы и мхи в лесу теневыносливы, летом они существуют в полумраке, который образуется после полного развертывания листвы деревьев. На поверхности почвы лежит подстилка, состоящая из полуразложившихся остатков опавшей листвы, веточек деревьев и кустарников, мертвых трав.

Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов (мыши, полевки), землероющих насекомоядных (землеройки), хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы, кроме насекомых, обитает громадное количество и других беспозвоночных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых), масса грибов и бактерий.

Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, -- известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, рогоз, кувшинки). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят "цветет". В фитопланктоне много диатомовых и зеленых водорослей, а также цианобактерий.

Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительноядные рыбы и моллюски питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за растительноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.

Организмы, разлагающие органические вещества (бактерии, жгутиковые, грибы), распространены по всему пруду, но особенно их много на дне, где накапливаются остатки мертвых растений и животных.

Мы видим, как непохожи и по внешнему виду, и по видовому составу популяций экосистемы леса и пруда. Среда обитания видов разная: в лесу -- воздух и почва; в пруду -- воздух и вода. Однако функциональные группы живых организмов однотипны. Продуценты в лесу -- деревья, кустарники, травы, мхи; в пруду -- плавающие растения, водоросли и синезеленые. В состав консументов в лесу входят звери, птицы, насекомые и другие беспозвоночные животные (последние населяют почву и подстилку). В пруду к консументам относятся насекомые, разные земноводные, ракообразные, растительноядные и хищные рыбы. Редуценты (грибы и бактерии) представлены в лесу наземными, в пруду водными формами.

Эти же функциональные группы организмов существуют во всех наземных (тундры, хвойные и лиственные леса, степи, луга, пустыни) и водных (океаны, моря, озера, реки, пруды) экосистемах.

Антропогенный фактор, характеристика

Антропогенные факторы - тела, вещества, процессы и явления, которые возникают в результате хозяйственной и иной деятельности человека и действуют на природу вмести с природными факторами. Антропогенными называют те факторы, которые своим происхождением обязаны любой деятельности человека.

Человек стал оказывать влияние на окружающую природу с тех пор, как перешел от собирательства к охоте и земледелию. Результатом охоты явилось исчезновение ряда видов крупных млекопитающих и птиц (мамонтов, бизонов, морских коров и др.). Многие виды стали редкими и находятся на грани исчезновения. Развитие земледелия привело к освоению новых территорий для выращивания культурных растений. Леса и другие биозенозы замещались агроценозами - бедными по видовому составу плантациями сельскохозяйственных культур.

С середины девятнадцатого века большее значение приобретать воздействия на природу, связанные с развитием промышленности, сопровождающимися изменением ландшафта впоследствии добычи полезных ископаемых и поступлением в окружающую среду загрязняющих веществ.

Особое значение для организмов биосферы имели такие антропогенные факторы, аналогов которых не было у природы ранее, поскольку в ходе эволюции эти организмы не смогли выработать определенных приспособлений к ним. Воздействие человека на биосферу достигло огромных масштабов: происходит тотальное загрязнение природной среду, географическая оболочка насыщается техническими сооружениями (городами, заводами, трубопроводами, шахтами, водохранилищами и др.); техническими предметами (т.е. остатками космических аппаратов, контейнерами с токсичными веществами, свалками); новыми процессами - химическими, физическими, биологическими и смешанными (термоядерный синтез, биоинженерия и т.п.)

Все разнообразие антропогенных факторов подразделяют на следующие виды:

- физические - использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, влияние шума и вибрации и др.;

- химические - использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; курение и употребление алкоголя и наркотиков, чрезмерное использование лекарственных средств;

- биологические - продукты питания, организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания (вирусы, бактерии и другие паразиты);

- социальные - связанные с отношениями людей и жизнью в обществе.

В последние десятилетия действия антропогенных факторов резко возросло, что привело к возникновению глобальных экологических проблем: парникового эффекта, кислотных дождей, уничтожению лесов и опустыниванию территорий, загрязнению среды вредными веществами, сокращению биологического разнообразия планеты.

Воздействие на биосферу современного человека происходит последующим основным направлениям:

- изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т.п.);

- изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (добыча и переработка природных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);

- изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;

- изменение в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещение их на новые места обитания.

По состоянию на конец двадцатого века среди существующих источников воздействия выделяют:

- главные источники антропогенного загрязнения воздуха: энергетику, транспорт, черную и цветную металлургию, химию и нефтехимию;

- основные загрязнители гидросферы: предприятия целлюлозно - бумажной, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и легкой промышлености;

- значительно увеличилась доля загрязнений, поступающих в водоемы от индустриального сельского хозяйства;

- основная масса промышленных твердых и жидких отходов образуется на предприятиях горнодобычи и горнопереработки, энергетики, металлургической и химической отраслей промышленности.

На основание изложенного антропогенными факторами можно называть лишь те произведенные человеком вещества, процессы и явления, которые не существовали в природе до появления человека.

Учение А.П. Виноградова о биогеохимических провинциях

В.И. Вернадский, а позднее А.П. Виноградов разработали теорию о биогеохимических провинциях, под которой понимают территории, характеризующие повышенным или пониженным содержанием одного или несколько химических элементов в почве, воде, а также в организмах животных и растений, обитающих на этой территории.

На таких территориях могут наблюдаться определенные болезни, непосредственно связанные с недостатком или убытком этих элементов. Эти болезни получили название эндемических. Существуют территории, избыточного насыщения токсическими элементами (ртутью, таллием, ураном), и дефицитные регионы по содержанию йода, фтора, селена и других химических элементов. Почти 2/3 территории Российской Федерации характеризуются недостатком йода, около 40% - селена.

На территории России выделяются следующие биогеохимические регионы биосферы, представляющие собой совокупности нескольких биогеохимических провинций:

- таежно - лесная нечерноземная зона характеризуется недостатком кальция, фосфора, калия, кобальта, меди, йода, бора, цинка, достаточным количеством магния и повышенным содержанием стронция, особенно в поймах рек. С недостатком кальция и фосфора, в частности, связаны истощение домашних животных и болезни костно-суставной системы у них, кобальта - снижение воспроизводства, мясной и шерстяной продуктивности, меди - анемия у крупного рогатого скота и овец, йода и кобальта - эндемичный зоб у человека и овец;

- лесостепной, степной черноземной - биологические реакции организмов определяются достаточным, реже избыточным, количеством кальция, достаточным количеством кобальта, меди, йода, иногда недостатком калия, подвижного марганца и часто недостатком фосфора. Недостатком калия, подвижного марганца и часто недостатком фосфора. Заболевания и биологические реакции, характерные для таежно-лесного нечерноземного региона, не встречаются;

- сухостепной, полупустынный, пустынный - биологические реакции организмов связаны с повышенным содержанием натрия, кальция, хлоридов, сульфатов, часто бора, иногда молибдена, недостатком меди, иода, марганца, в некоторых случаях - избытком нитритов. Недостаток меди, избыток молибдена и сульфат-иона SO4 вызывают заболевания центральной нервной системы, нарушение координации движений у молодняка домашнего скота. Избыток бора ведет к некоторым болезням у человека, овец и верблюдов;

- горные регионы - биологические реакции организмов разнообразны и определяются изменяющимися концентрацией и соотношением многих геохимических элементов. Среди заболеваний отмечаются различные эндемичные болезни, химическая и морфологическая изменчивость организмов, эндемичный зоб, гипо- и авитаминозы.

Отдельную группу составляют биохимические провинции, характеризующиеся по какому-либо одному элементу (например, недостаток или избыток железа).

Хозяйственная деятельность человека может привести к образованию и антропогенных биохимических провинций. Таковыми являются территории с аномально высоким содержанием нитратов в колодезной и грунтовой воде, территории, на которых произошло оседание радионуклидов в результате аварии на Чернобыльской АЭС или на которых сосредоточены предприятия машиностроительной и приборостроительной промышленности, где в почтах аномально высокое содержание свинца, боря, никеля, меди, ванадия, вольфрама, хрома и других металлов.

Организмы в процессе биологического круговорота способны накапливать определенные химические элементы. Среди растений, как и среди животных, имеются виды, аккумулирующие калий, кальций, магний, литий, бор, железо, алюминий, кремний и т.д. Живые организмы могут концентрировать отдельные элементы и их соединения в огромных количествах. Например, известно, что в бурых водорослях концентрация йода в 1000 раз выше, чем в окружающей водной среде. Растения, аккумулируя те или иные элементы, указывают на определенные геохимические условия мест произрастания. Они могут быть полезны при поиске новых месторождений полезных ископаемых и оценке загрязнения природной среды человеком. В последнем случае они служат своеобразными индикаторами, позволяющими определять наличие в окружающей среде вредных веществ, не регистрируемых прямыми измерениями из-за ничтожно малого количества.

Избирательно накапливая химические элементы, организмы перераспределяют их в биосфере. Отдельные области или районы суши, характеризующиеся преобладанием одних элементов и недостатком других, называются геохимическими провинциями. Основой выделения геохимической провинции является отклонение содержания элементов в земной коре от среднего значения (кларка). Чем больше эти отклонения, тем резче выражена та или иная геохимическая провинция. Отсутствие или содержание в незначительном либо чрезмерном количестве какого-либо элемента вызывает биогеохимические эндемии - специфические заболевания растений, животных и человека.

Биогеохимические провинции - это области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию в почвах, водах и осадочных отложениях химических элементов или их соединений, с которыми связаны биогеохимические эндемии у растений, животных и человека. Известно более 30 химических элементов (литий, бор, углерод, азот, железо, магний, кремний, фосфор, калий и др.), по которым определяются биогеохимические провинции и аномальное содержание которых вызывает эндемии.

"Кислотные дожди": понятие, вред, защита

Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, может вызывать в результате существенные экономические и социальные издержки. Окисление почв и вод - это комплекс причин, исходных условий и следующих один за другим процессов в химической и биологической системах, которые мы обобщенно называем нашей окружающей средой.

Часть процессов окисления является природной, но данные изменения кислотности в системах почвы и воды, ни по скорости, ни по общему обхвату, не могут быть сравнены с окислением, ставшим результатом собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях, а также в определенной части современного использования земли.

Чтобы более полно охарактеризовать понятие "кислотный дождь", необходимо определиться с терминологией. Этому термину уже более ста лет и впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангустом Смитом, изучавшим эффекты смога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же их в существовании нет никаких сомнений.

Термин "кислотность водного раствора" - это химический термин. Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора С(Н+) (моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствием гидроксильных ионов ОН- и характеризуется их концентрацией С(ОН-). Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и гидроксильных ионов - величина постоянная, равная С(Н+)*С(ОН-)=10-14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот.

Раствор является нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10-7 моль/л. Такое состояние характерно для химически чистой воды.

Из сказанного следует, что для кислых сред выполняется условие: 10-7<С(Н+)?100, а для щелочных сред: 10-14?С(Н+)<10-7.

В 1909г. Сорензеном было предложено применять вместо подлинных значений С(Н+) и С(ОН-) их отрицательные логарифмы, чтобы избавиться от отрицательных степеней в значениях С(Н+) и С(ОН-). Отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется водородным показателем и обозначается рН: рН=-lg С(Н+).

Шкала кислотности идет от рН=0 (крайне высокая кислотность) через рН=7 (нейтральная среда) до рН=14 (крайне высокая щелочность). Показатель кислотности рН различных веществ, встречающихся в повседневной жизни. Изменение значения рН на единицу соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10 раз. Таким образом, согласно учению о кислотности, широко распространенный термин "кислотные дожди" обозначает осадки с рН меньше 5,7.

Виной таким изменениям - оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемые в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. В воздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительно закисленным.

По ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнением номер один считают диоксид серы. Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрит) SO3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты. Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует кислотный полигидрат, который часто называют сернистой кислотой. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной. Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы.

Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный фактор - рисовые поля, а также результат таяния гидрата метан в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлор-водород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты). Поступление в атмосферу больших количеств SO2 и окислов азота приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков. Это происходит из-за вторичных реакций в атмосфере, приводящих к образованию сильных кислот - серной и азотной. В этих реакциях участвуют кислород и пары воды, а также частицы техногенной пыли в качестве катализаторов.

Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности в Скандинавии и Северной Америке. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире, и приобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота. В тропических районах, где промышленность практически не развита, кислотные осадки вызваны поступлением в атмосферу оксидов азота за счет сжигания биомассы. В России наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и азота на значительных по площади ареалах наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны - в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и других районах; на локальных ареалах в близь металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов и промышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск, Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом. Минимальные значения рН осадков в этих местах достигают 3,1-3,4.

Специфическая особенность кислотных дождей - их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих выбросов течениями на большие расстояния - сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятая некогда "политика высоких труб" как эффективное средство против загрязнения приземного воздуха.

Почти все страны одновременно являются "экспортерами" своих и "импортерами" чужих выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды России соединениями серы вносят Украина, Польша и Германия. В свою очередь из России больше всего окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Экспортируется "мокрая" часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает в непосредственной близости от источника выброса или на незначительном удалении от него. Обмен кислотообразующими и другими загрязняющими атмосферу выбросами характерен для всех стран Западной Европы и северной Америки.

Выпадение кислотных осадков на современном этапе биосферы представляет собой достаточно насущную проблему и оказывает негативное воздействие на биосферу. Причем негативное влияние кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран. Особенно негативное воздействие от выпадения "кислотных дождей" ощутила на себе Скандинавия. В 70-х годах в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени упала на землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед - кислотные дожди.

Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы не беспредельны. В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотные воды. Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды.

Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.

Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развиваются суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивается подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости деревьев. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и потому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция, реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс. Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу - шедевру индийской архитектуры периода Великих Монголов, в Лондоне - Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Святого Павла слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Святого Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме. Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кёльне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут быть полностью утрачены в ближайшие 15-20 лет.

Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами - ртутью, свинцом, кадмием.

Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и её соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на большие расстояниях от места промышленного выброса.

Перечислим основные последствия выпадения кислотных осадков:

- повреждения статуй, зданий и отделки автомобилей;

- гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках;

- понижение способности к воспроизводству лососей и форели при рН<5,5;

- гибель и понижение продуктивности многих видов фитопланктона;

- разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7;

- ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питательных веществ;

- повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия;

- ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде;

- возникновение и обострение многих болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.

Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер и рек содержат щелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейтрализуя их. Однако регулярное многолетнее воздействие кислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когда это происходит, какие - либо меры по предотвращению серьезного ущерба предпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10-20 лет.

экологический природа антропогенный кислотный

Список используемых источников

1. Экология. Природа - Человек - Техника. Учебник для вузов. Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001г.

2. Откуда берутся "кислотные дожди" - Вокруг света. - 2005г. №6.

3. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах, Виноградов А. П., 2 изд., М., 1957;

4. Биогеохимические провинции и их роль в органической эволюции, А. П. Виноградов. "Геохимия", 1963, № 3.

5. Экология и безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие под редакцией Д.А. Кривошеина, Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.

6. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие под редакцией А.Н. Павлова. - М.: Высшая школа, 2005.

7. http://ru.wikipedia.org

8. http://libsib.ru

Размещено на Allbest.ru