Подробное решение параграф § 93 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
- Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 10 класс можно найти
1. Какие основные компоненты включает в себя биосфера?
Ответ. Биосфера включает в себя:
Живое вещество, образованное совокупностью организмов
Биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.)
Косное вещество, которое формируется без участия живых организмов
Биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы)
Вещество в стадии радиоактивного распада
Рассеянные атомы
Вещество космического происхождения.
2. Какова роль живого вещества в эволюции биосферы?
Ответ. Биосфера является единством живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Большое значение для понимания эволюции жизни и роли всех процессов, происходящих на Земле, в становлении и функционировании биосферы сыграли работы и идеи нашего выдающегося естествоиспытателя В. И. Вернадского. Им же было введено и понятие живого вещества и сформулированы биогеохимические принципы. Под живым веществом он понимал совокупность всех живых организмов нашей планеты, рассматривая биосферу как некое системное образование на основе внешней геологической оболочки Земли, включающее в себя как живое вещество всей планеты, так и среду обитания, которая преобразуется этим живым веществом. Заметим, что с энергетической точки зрения живое вещество является наиболее эффективным способом преодоления роста энтропии.
Тем самым были показаны роль живого вещества в процессе эволюции Земли и неотделимость развития биосферы от геологической истории планеты. В этом смысле он даже рассматривал биосферу как самостоятельную часть геосферы, в которой масса живого вещества сравнима с массой горных пород, а его энергия сопоставима с такими геологическими явлениями, как горообразование, извержения или землетрясения. Живое вещество активно участвует в круговороте веществ и энергии в земной коре, причем его энергия значительно больше, чем энергия косного вещества. Биосфера, по В. И. Вернадскому, включает в себя следующие элементы: живое вещество, косное вещество (без наличия живых организмов), биогенное, создаваемое и перерабатываемое организмами (газы, каменный уголь, известь, битум и т. д.), биокосное, возникающее при совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (вода, почва, кора выветривания; таким образом, почву и осадочные породы можно рассматривать как результат преобразования биокосного вещества), радиоактивное вещество и вещество космического происхождения.
Вернадский предположил, что живое вещество биосферы выполняет и биогеохимические функции жизни, формирующие среду для существования живого. Это - газовая (все организмы); кислородная (хлорофилльные растения); окислительная (бактерии, автотрофы); кальциевая (водоросли, бактерии); восстановительная (бактерии); концентрационная (животные и растения); разрушение органических соединений (грибы, бактерии); восстановительное разложение (бактерии); метаболизм и дыхание (все организмы). В результате совместного осуществления этих функций происходят образование различных соединений (карбонатов, сульфидов, фосфатов, соединений азота, железа, марганца и т. д.), их восстановление до других химических форм, концентрация в почвах и осадочных породах, синтез и разрушение органического вещества, т. е. те процессы, которые мы называем круговоротом веществ в природе.
В этом смысле единство состава и функционирования живой природы, независимо от уровня представляющих их структур, - это биогеохимическое единство. Можно считать, что геохимические процессы в биосфере задаются живым веществом и геохимические процессы - это биогеохимические процессы, и в этом состоит биогеохимическое проявление биосферы. Результатом деятельности живого вещества является формирование осадочных и образовавшихся из них метаморфических пород, полезных ископаемых, ландшафтов Земли и ее атмосферы. В соответствии с этими представлениями В. И. Вернадский сформулировал два биогеохимических принципа.
3. Как происходило развитие (эволюция) биосферы?
Ответ. Этапы эволюции биосферы
Эволюция биосферы подразделяется на три этапа.
На первом этапе образовалась первичная биосфера с биотическим круговоротом веществ. Этот этап начался приблизительно 3 млрд лет назад и продолжался до кембрийского периода палеозойской эры.
На втором этапе происходило усложнение биотической части биосферы - многоклеточных организмов. Этот этап начался 0,5 млрд лет назад с кембрийского периода и продолжался до появления современных людей.
Третий этап связан с появлением человеческого общества. Он начался приблизительно 40-50 тысяч лет тому назад и продолжается сегодня.
Первый и второй этапы эволюции биосферы проходили исключительно по биологическим закономерностям, и поэтому они называются этапом биогенеза. Так как третий период связан с возникновением и развитием человеческого общества, он носит название ноогенеза.
Образование биосферы происходило одновременно с появлением живых организмов на Земле. Эволюция живых организмов шла параллельно с изменением биосферы. Первые живые организмы были одноклеточными гетеротрофными, анаэробными прокариотами. Эти организмы накапливали энергию в основном в результате процессов гликолиза и брожения. В первичной биосфере было мало органических веществ, и гетеротрофные прокариоты не могли быстро размножаться. В результате естественного отбора возникли аутотрофные организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических - первые хемосинтезирующие и фотосинтезирующие бактерии и сине-зелёные водоросли.
Первые фотосинтезирующие организмы, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, изменили состав атмосферы.
В результате содержание углекислого газа в атмосфере уменьшалось, а содержание кислорода все больше увеличивалось. В верхних слоях атмосферы на высоте 15-25 км под воздействием электрохимических процессов кислород образовал озоновый экран, который защищал живые организмы на Земле от губительного воздействия ультрафиолетовых солнечных и космических лучей. В этих условиях происходило дальнейшее увеличение численности живых организмов на поверхности морей.
Увеличение свободного кислорода в атмосфере обусловило появление на поверхности Земли организмов, приспособленных к аэробному дыханию кислородом, и многоклеточных существ.
Озоновый экран дал возможность живым организмам выйти из воды на сушу и распространиться по ней. Предполагается, что первые многоклеточные организмы появились в период, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 3%, - в начале кембрийского периода, примерно 500 млн лет назад.
Фотосинтезирующие организмы, обитающие в морях, вырабатывали избыточное количество кислорода, что привело к интенсивному развитию аэробных организмов. Вследствие расщепления веществ в процессе аэробного дыхания выделялось большое количество энергии, а большой запас энергии создавал возможности для ещё большего усложнения организмов.
Организмы завоевали различные среды обитания и широко распространились. В палеозойской эре жизнь имела широкое распространение не только в водной среде, она выходила также на сушу. Интенсивное развитие зелёных растений способствовало дальнейшему обогащению атмосферы кислородом и большему усложнению организмов.
В середине палеозойской эры установилось равновесие между образованием и расходом кислорода, содержание его в атмосфере достигло 20%, и это равновесие сохраняется и поныне.
В результате уравновешивания деятельности автотрофов, гетеротрофов и редуцентов, участвующих в круговороте веществ, в биосфере сформировалось состояние гомеостаза (постоянство, устойчивость). Появление человека привело к образованию очень мощного в истории биосферы фактора, который по степени своего воздействия приравнивался к крупным геологическим процессам. Этот фактор (человеческая деятельность) становился причиной нарушения гомеостатического состояния биосферы.
4. Какова роль человека в биосфере?
Ответ. Человек – часть биосферы. Биосфера - часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. В. И. Вернадским.
Воздействие человека на биосферу - процесс, при котором в биосфере резко ускоряется миграция атомов по сравнению с естественными биогеохимическими процессами. Количество элементов, включающихся в круговорот, увеличивается и усиливает давление на неорганическую среду: создается искусственная оболочка Земли - ноосфера. Познание закономерностей взаимоотношений человека с биосферой, разумное управление процессами, происходящими в природе, регулирование отношений человека с природой - главная задача экологии в мировом масштабе. Человек - часть биосферы, без которой он существовать не может.
Вопросы после § 93
1. С какого момента человек выделился из остальной природы? В чем его жизнь стала отличаться от жизни других живых существ?
Ответ. Человек выделился из остальной природы с момента формирования у него способности к осознанной деятельности, развития умения изготавливать и использовать орудия труда. С этого момента человек, в отличие от других существ, не стал приспосабливаться к окружающей его среде, а начал приспосабливать ее к своим потребностям.
2. Почему в настоящее время все острее ставится вопрос о надвигающемся экологическом кризисе на нашей планете?
3. Существуют ли пути преодоления экологического кризиса?
Ответ. Для преодоления экологического кризиса должна быть принята разумная стратегия, общая для всего человечества. Каждый из нас и человечество в целом должны осознать ограниченность ресурсов на нашей планете. Необходимо четко уяснить, что ни один вид живых организмов не может жить, пренебрегая законами природы. Нельзя потреблять больше, чем производят экосистемы. Нарушение законов природы неизбежно ведет к гибели человеческой цивилизации.
4. Что В. И. Вернадский понимал под ноосферой?
Ответ. В. И. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом ставится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».
7 тысяч лет назад
Настоящее сельское хозяйство появилось около 7 тысяч лет назад в долине Инда, в Месопотамии (в долине рек Тигр и Евфрат) и в долине Нила. Там возникли первые цивилизации и первые антропогенные биогеоценозы, основанные на высокоразвитых системах ирригации и орошения. Цивилизации Месопотамии и Древнего Египта просуществовали дольше всей остальной письменной истории человечества, и это в значительной мере объясняется их гармоничным сосуществованием с природной средой. Важным фактором, поддерживавшим это равновесие, было то обстоятельство, что мифология и религиозные учения древних народов не противопоставляли человека природе, а подчёркивали их единство.
2 тысячи лет назад
Постепенно рост населения и появление частной собственности на землю и воду привели к резкому усилению антропогенной нагрузки на природную среду. Вырубка лесов и истощение почв вели к экономической деградации древних цивилизаций. Одновременно в античных Греции и Риме начинают развиваться философские учения, основанные на рационалистическом подходе к познанию природы, и возникает наука в подлинном смысле слова. Природа перестает быть предметом обожествления, а становится исключительно объектом собственности и зачастую беспощадной эксплуатации.
Отсюда - стремление к захвату новых территорий, войны и великое переселение народов. Почти одновременно произошли крушения Римской империи, империи Хань в Китае, ближневосточных империй. Человек впервые противопоставил себя природе, и в результате - уменьшение населения Земли и отчасти - утрата многих технологических приёмов и навыков. Антропогенная нагрузка на природу снизилась, и часть разрушенных экосистем постепенно восстановилась.
Начало XVII–XIX вв. В XVII в. дала начало первая промышленная революция, которая проложила путь к кардинальной смене технологической культуры и привела к переходу в XVII-XIX веках от кустарного к крупному промышленному производству. Появились паровые машины, и примитивные, тесно связанные с сельским хозяйством, городские общества постепенно превратились в урбанизированные индустриальные системы. Применение паровых машин привело к огромному росту потребления ископаемых ресурсов, прежде всего угля и железной руды, и количества потребляемой энергии. Индустриальные центры потребляли всё больше продовольствия и сырья, что вело к растущей деградации природной среды. Городская среда в индустриальных центрах также становилась всё менее пригодной для нормальной жизни из-за сильного загрязнения воздуха и воды, а также огромных масс твёрдых отходов.
Конец XIX–XX вв.
Это время стало началом электрификации производства и быта, созданием двигателя внутреннего сгорания, радикально изменившего транспорт, и быстрым развитием химической и нефтехимической промышленности. На этой основе после Первой мировой войны (1914-1918 гг.) в наиболее развитых странах началась вторая промышленная революция. Возникшие в её результате развитые индустриальные общества имеют следующие характерные черты:
Огромные и часто неоправданные объёмы производства, истощающие невозобновимые природные ресурсы - запасы нефти, природного газа, угля и минерального сырья;
Переход от использования природных материалов, способных разлагаться под действием природных факторов, к синтетическим, большинство которых практически не разлагается;
Резкое увеличение производства продовольствия в результате первой и второй зелёных революций достигнутое за счёт быстрого роста энергопотребления и использования большого объёма химических удобрений и ядохимикатов;
Некоторое снижение темпов роста населения как следствие контроля над рождаемостью при одновременном старении населения за счёт увеличения продолжительности жизни, особенно в развитых странах;
Существенное усиление загрязнения вод суши и мирового океана токсичными веществами и нефтепродуктами;
Глобальное загрязнение атмосферы тяжёлыми металлами и особо опасными химическими веществами;
Недостаточное понимание опасностей радиоактивного загрязнения;
Кислотное загрязнение обширных регионов Северного полушария, приведшее к повреждению лесов и биоты в северных озёрах;
Уничтожение больших массивов тропических лесов и опустынивание обширных территорий в экваториальных широтах;
Глобальное воздействие на климат вследствие выброса в атмосферу огромных масс парниковых газов;
Истощение озонового слоя.
Из этого перечня видно, что рост благосостояния человечества в индустриальную эпоху XIX и XX веков был основан на быстром истощении невозобновимых природных ресурсов и разрушении и загрязнении потенциально возобновимых ресурсов - почвы, лесов, пастбищ и вод суши и океана. На новом историческом витке человечество стало повторять ошибки, приведшие к гибели древние цивилизации две тысячи лет назад. Но теперь эти ошибки приобрели глобальный характер и угрожают самому существованию биосферы.
2000 г. К 2000 г. в ряде стран достижения научно-технической революции уже использовались в полной мере, и эти страны вступили в постиндустриальную эпоху. Она характеризуется не только уровнем материального благосостояния и технического развития, но и весьма строгим законодательством в области охраны природных ресурсов и, что очень важно, готовностью граждан строго соблюдать эти законы.
Освоение новых ресурсосберегающих технологий и другие меры по охране природы в глобальном масштабе неизбежно требуют огромных затрат. Необходимые ежегодные капиталовложения в ресурсосберегающие технологии и затраты на охрану окружающей среды могут составить 5-10 % от годового мирового валового продукта. Эти затраты имеют две важные особенности, Во-первых, очень часто они связаны не с развитием каких-то отраслей мирового хозяйства или освоением новых ресурсов, а, наоборот, с отказом от таковых и поиском альтернативных решений.
Во-вторых, в наиболее важных случаях они носят транснациональный характер. Согласившись на эти затраты, человечество совершает переход от покорения природы и гармонизации взаимоотношений с ней. При этом для человечества открывается перспектива длительного бескризисного развития.
Конец XXI в. К концу XXI века население Земли стабилизируется на уровне 8-12 миллиардов человек, а темпы роста промышленного производства несколько замедлятся, и, скорее всего, само производство сильно поменяет свой облик. Сельскохозяйственное производство должно существенно обогнать рост населения, а уровень загрязнения и деградации природной среды начнёт снижаться примерно в середине XXI века, когда всё мировое сообщество вступит в постиндустриальную эпоху.
Биосфера – динамичная планетарная экосистема, во все периоды эволюционного развития постоянно изменялась под действием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов, за счет сложного механизма круговорота веществ. Организмы, в процессе эволюции, приспосабливались к изменившемся внешним условиям среды путем изменения внутривидовой информации.
Планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, называется антропогенными.
Известный эколог Б. Коммонер выделил основные виды антропогенного влияния:
Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
Концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
Рост числа ядовитых отходов от химических производств;
Введение в экосистему новых видов;
Появление генетических изменений в организмах растений и животных.
Большая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер , т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные (непроизвольные) , имеющие характер последействия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.
Антропогенное воздействие, так же, можно разделить на:
- положительные воздействия: воспроизводство природных ресурсов, восстановление запаса подземных вод, рекультивация земель на месте разработки полезных ископаемых и т.д.
- отрицательные воздействия: выруба леса на больших площадях, засоление и опустынивание земель, сокращение численности и исчезновение видов животных и растений.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение – это поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.
По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод , загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства .
По видам загрязнений выделяют химическое , физическое и биологическое загрязнение.
По своим масштабам и распространению загрязнение может быть локальным (местным), региональным и глобальным.
Хозяйственная деятельность человека неоднократно приводила к ухудшению природных условий, порождала локальные экологические кризисы. Человек, уничтожая флору и фауну на значительных территориях, приводил к образованию пустынь. Научно – технический прогресс (НТП) увеличивает возможности воздействия на окружающую среду, создавая предпосылки для возникновения крупных экологических кризисов. С другой стороны, этот же прогресс расширяет возможности предупреждения таких кризисов.
Наиболее отчетливо эти противоположные тенденции проявились во второй половине XX века. Так, например, растительный покров большей части поверхности континентов носит вторичный характер, т.е. заменён нужными человеку растениями. Это обстоятельство привело к нарушению процесса почвообразования, изменению физико-химических свойств почв и их эрозии. В возрастающих масштабах человеком загрязняются атмосфера и воды континентов и океанов.
Понимая экологический кризис как непоправимое за короткий срок ухудшение природной среды, нельзя говорить о глобальном кризисе в настоящее время. Сейчас существует множество локальных кризисов, которые не всегда разрешимы и, накапливаясь, могут принять глобальные масштабы. Экологический ущерб биосфере не всегда может быть возмещён, например, уничтожение генофонда современных организмов.
Демографические процессы, сопровождающиеся ростом народонаселения, способствуют увеличению масштабов промышленного и сельскохозяйственного производств, исчерпанию минеральных ресурсов и увеличению количества отходов.
Особо следует отметить влияние человека на климат городов, регионов и планеты в целом за счет загрязнения атмосферы. Атмосфера Земли как компонент биосферы является трансформатором локальных воздействий человека на окружающую среду в глобальные изменения природных условий. Так, современные города, благодаря растущей урбанизации, можно рассматривать как „острова тепла“ и источники выделения газов, паров и аэрозолей. Это обстоятельство вызывает образование туманов, приводящих к смогу, сопровождающимися увеличением концентрации в атмосфере опасных для биосферы веществ.
Постоянный рост количества сжигаемого в энергетических целях топлива органического происхождения способствует повышению температуры у поверхности Земли, что обусловливает изменение климата как в региональном, так и в планетарном масштабах. При этом нарушается естественный ход эволюции биогеоценозов и биосферы в целом.
К глобальным изменениям биосферы можно отнести:
«Кислотные дожди» . Суть проблемы кислотных осадков состоит в том, что в атмосфере образуются растворы серной и азотной кислот при соединении с атмосферной влагой попадающих в воздух диоксидов серы и азота. Затем эти кислоты выпадают на поверхность Земли в виде «кислых дождей», «кислых туманов», «кислого снега», а также «кислых сухих осадков». Дождевая вода, образующая при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию (рН=7,0). Поступление в атмосферу больших количеств диоксида серы, диоксида азота и других оксидов азота вызывает изменение рН атмосферных осадков(рН=5,6–5,7). Наибольший вклад в формирование кислотных осадков вносит диоксид серы (70 – 80%), так как масштабы образования H 2 SO 4 на порядок выше, чем HNO 3 . «Кислотные осадки» оказывают негативное воздействие на водные и наземные экосистемы. Из-за «кислотных дождей» исчезает в озерах рыба, засыхают и гибнут леса (особенно страдают хвойные деревья), снижается продуктивность почв, падает урожайность и т.д. «Кислотные дожди» убивают не только живую природу, но и наносят непоправимый урон историческим и архитектурным памятникам, превращая мрамор в гипс, и т.д. Окружающая среда становится химически агрессивной, приобретают подвижность тяжелые металлы и другие опасные соединения, попадая в питьевую воду, они создают угрозу для здоровья человека.
"Озоновые дыры".
Стратосферный озоновый слой защищает все живые организмы планеты, в том числе и человека, от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения Солнца (длина волны 200 – 320 нм). Его истощение увеличивает поток рентгено- и ультрафиолетовых лучей к поверхности Земли, что вызывает у человека ряд опасных нарушений, ведущих к возникновению рака кожи, катаракты, снижению иммунитета. Воздействие ультрафиолетового излучения приводит к мутациям на генном уровне, главной мишенью становятся молекулы ДНК.
Считается, что естественные круговороты озона в стратосфере нарушены из-за его разрушения катализаторами, способными активно присоединять атомарный кислород (хлором, фтором, оксидами азота, а также другими атомами и радикалами). Среди таких катализаторов наиболее важная роль принадлежит атомам хлора, которые образуются в результате фотохимического разрушения фреонов (ХФУ). Благодаря высокой устойчивости фреоны способны достигать озонового слоя, в агрессивной среде которого из них высвобождается хлор. Каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тыс. молекул озона.
«Парникофый эффект». Атмосфера, содержащая «парниковые газы» (в их числе пары воды, углекислый газ, метан, фреоны, оксиды азота, озон и другие газы), действует как крыша парника: она, с одной стороны, пропускает внутрь солнечное излучение, с другой – почти не пропускает наружу тепло, излучаемое Землей. «Парниковые газы», и, в первую очередь, углекислый газ, задерживают длинноволновое тепловое излучение с поверхности Земли, вызывая повышение температуры приземного слоя воздуха и создавая «парниковый эффект». Этот процесс присутствовал на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. В последние десятилетия происходит рост антропогенного поступления в атмосферу «парниковых газов» и увеличение их концентрации, что ведет к усилению «парникового эффекта», повышению среднегодовой температуры воздуха на Земле и создает угрозу устойчивости климата. Изменение климата в сторону потепления будет способствовать таянию вечных снегов и льдов и подъему уровня Мирового океана. Потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, засухами, ускорением темпов вымирания животных и растений, а также обострением социально-экономических проблем из-за нехватки пищевых ресурсов и пресной воды.
Таким образом, не ограничивая масштабы своей деятельности, не применяя специфических экозащитных (природоохранных) мер, человек будет способствовать постепенной деградации биосферы.
Биосфера, как глобальная экосистема, во все периоды своей эволюции изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции в биосфере выработалась способность к саморегуляции и нейтрализации последствий негативных процессов. Достигалось это посредством механизма круговорота веществ. Основным стабилизирующим качеством биосферы была сформировавшаяся в процессе эволюции у организмов способность адаптации к изменению внешних условий путем изменения внутривидовой генетической информации.
По мере возникновения, совершенствования и распространения таких новых технологий, как охота, земледелие, промышленность, планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых мощных и разнообразных факторов. Вызваны они деятельностью человека, а потому называются антропогенными .
Можно выделить пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы:
1. Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
2. Тепловое загрязнение окружающей среды;
3. Рост сбросов ядовитых отходов от химических производств;
4. Введение в экосистему новых видов;
5. Появление генетических изменений в организмах растений и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком сознательно для достижения конкретных целей. Поэтому именно с целенаправленными антропогенными воздействиями связано нарушение гомеостаза биосферы.
Воздействие человека на биосферу может быть и положительным . К положительным воздействиям можно отнести воспроизводство природных ресурсов, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработки полезных ископаемых и т.д.
Отрицательными являются такие типы воздействия человека на биосферу, как вырубка леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоление и опустынивание земель, резкое сокращение численности популяций, а иногда и полное исчезновение отдельных биологических видов, и др.
Загрязнением в экологии называют поступление в природную среду любых твердых, жидких или газообразных веществ, микроорганизмов или порций энергии (в виде шумов, излучений) и др. в количествах, опасных для здоровья человека, животных, состояния растений и в целом экосистем.
По признаку объектов загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.
Источниками антропогенного загрязнения являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельское хозяйство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций.
По видам загрязнений выделяют химическое , физическое и биологическое загрязнения. По масштабам и распространению загрязнение может быть локальным , региональным и глобальным .
Наиболее важными с точки зрения последствий загрязнения, как в локальном, так и в глобальном масштабе являются следующие вещества:
Диоксид серы SO 2 (с учетом выпадений из атмосферы и попадания образующейся серной кислоты и сульфатов на растительность, в почву и водоемы);
Тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть);
Канцерогенные вещества (бензпирен);
Нефть и нефтепродукты (в особенности, в морях и океанах);
Хлорорганические пестициды (в сельских районах);
Оксиды углерода и азота (в городах);
Радиоактивные вещества;
Диоксины (опасные загрязняющие вещества из класса хлоруглеводородов).
Воздействие человека - это все виды его деятельности и созданных им объектов, вызывающие те или иные изменения в природных системах. Оно включает действие технических средств, инженерных сооружений, технологии (т.е. способов) производства, характера использования территории и акватории.
Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно разнообразно. В настоящее время ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего, т.е. планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всех действующих на природу. Изменения (напр., создание сортов и видов растений и животных), производимые человеком в природной среде, создают для одних видов благоприятные условия для размножения и развития, для других – неблагоприятные.
Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным (напр., сознательное влияние - распахивание целинных и залежных земель, создание сельскохозяйственных угодий, выведение высокопродуктивных и устойчивых к заболеваниям форм приводит к расселению одних и уничтожению других).
К случайным относятся воздействия, происходящие в природе под влиянием человеческой деятельности, но не были заранее предусмотрены и запланированы (распространение различных вредителей, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями в природе, напр., нежелательные явления, вызванные осушением болот, постройкой плотин).
Человек может оказывать на животных и растительный покров Земли как прямое влияние, так и косвенное (напр., распахивание целинных земель и размножение вредных насекомых при исчезновении ранее существовавших видов насекомых).
Стихийные явления также могут быть связаны с антропогенным фактором. Землетрясения – при шахтных выработках, добыче углеводородов, откачке воды, строительстве водохранилищ; наводнения – прорыв плотин, засухи – при уничтожении лесов.
При получении необходимых энергии, продуктов и товаров в атмосферу, гидросферу, в почву и живые организмы попадают сотни тысяч тонн вредных веществ и отходов. Около населенных пунктов скапливаются горы мусора. К этому добавляются электромагнитное и тепловое излучение, радиация и шум.
По мере усиления антропогенного воздействия естественные ландшафты трансформируются в природно-антропогенные (агроландшафты, лесохозяйственные комплексы и др.), насыщающиеся многочисленными техническими устройствами и сооружениями (плотины, промышленные предприятия, градостроительные объекты и др.).
Техногенный тип современного природопользования:
Современный тип природопользования и воздействия на экосистемы, а также биосферу в целом называют техногенным типом.
Основным источником получения необходимых людям материальных благ служат естественные (природные) ресурсы. В отношении ресурсов природа рассматривается с учетом как интересов производства (земельные, водные и др. ресурсы), так и условий жизнедеятельности человека (рекреационные, лечебные ресурсы). Используя естественные ресурсы человек, оказывает большое влияние на природу.
С середины ХХ в. в связи с быстрым ростом населения и производительных сил, увеличением потребления естественных ресурсов, освоением новых территорий и техническим прогрессом значительно усилилось прямое и косвенное воздействие на природу, что качественно изменило состояние окружающей среды и вызвало современный экологический кризис. Он выразился в нарушении большей части природно-ресурсного потенциала, резком истощении естественных ресурсов, в интенсивном загрязнении многих районов биосферы, серьезном ослаблении способности многих экосистем к самовосстановлению, значительном ухудшении условий жизни и деятельности человека. В последние годы отчетливо проявились устойчивые негативные последствия техногенного воздействия на природу, угрожающие существованию всего человечества. Стало вполне очевидным, что естественные ресурсы ограничены, а их неразумная эксплуатация ведет к необратимым последствиям и разрушительным процессам глобального характера.
В этой ситуации особое значение приобретает глубокий и всесторонний анализ проблемы взаимодействия общества и природы в целях разработки основ рационального использования природных ресурсов и поддержания здоровой для человека экологической среды.
Наиболее существенные изменения в природе человек стал производить с развитием промышленности. Промышленное производство требовало вовлечения в хозяйственный оборот все новых и новых природных ресурсов. В связи с интенсивной эксплуатацией традиционных природных ресурсов увеличилась степень использования земель не по прямому их назначению, а для промышленных разработок полезных ископаемых, строительства дорог, населенных пунктов, воздания водохранилищ. Стихийная и все возрастающая по своим темпам и масштабам эксплуатация природных ресурсов приводит к быстрому их истощению и нарастающему загрязнению окружающей среды.
Источники загрязняющих природную среду веществ разнообразны, также многочисленны виды отходов и характер их воздействия на компоненты биосферы. Биосфера загрязняется твердыми отходами. Газовыми выбросами и сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных заводов. Огромный вред наносят водным ресурсам сточные воды целлюлозно-бумажной, пищевой, деревообрабатывающей, нефтехимической промышленности.
Развитие автомобильного транспорта привело к загрязнению атмосферы городов и транспортных коммуникаций токсичными металлами и токсичными углеводородами, а постоянное возрастание масштабов морских перевозок вызвало почти повсеместное загрязнение морей и океанов нефтью и нефтепродуктами. Массовое применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений привело к появлению ядохимикатов в атмосфере, почвах и природных водах, загрязнению биогенными элементами водоемов и сельскохозяйственной продукции. При разработках на поверхность земли извлекаются миллионы тонн разнообразных горных пород, образующих пылящие и горящие терриконы и отвалы. В процессе эксплуатации химических заводов и тепловых электростанций также образуется огромное количество твердых отходов, которые складируются на больших площадях, оказывая негативное влияние на атмосферу, поверхностные и подземные воды, почвенный покров.
Воздействия человечества на природу достигли планетарных масштабов. Следствием научно-технического прогресса стала деградация окружающей природной среды в крупных промышленных центрах и перенаселенных районах. Учитывая современное мощное техногенное воздействие человека на природу, можно считать, что все современные ландшафты Земли представляют собой природно-антропогенные образования, которые отличаются по степени техногенного влияния. Характер и глубина антропогенной трансформации естественных природных ландшафтов зависит от плотности населения, технической вооруженности общества, длительности и интенсивности воздействия.
Несущая способность экосистемы- это характеристика ее качественного состояния. Последнее время антропогенная деятельность рассматривается как негативный фактор для ОС, приводящий к ухудшению ее состояния и деградации, т.е. ухудшению несущей способности. Это сопровождается такими глобальными проблемами:
ОПУСТЫНИВАНИЕ – наступление пустынь на культурные агробиоценозы. Если пустыни образовались в результате воздействия природных факторов, то ОПУСТЫНИВАНИЕ – это следствие главным образом неправильного ведения хозяйства (уничтожение древесной растительности, переэксплуатация земель, перевыпас скота).
Деградация почвы подобна цепной реакции. За ухудшением земель следует снижение продуктивности. За снижением продуктивности - снижение детрита, нужного для формирования гумуса, защиты почвы от эрозии и потерь воды за счет испарения.
Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия, т.е. процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой или ветром. В ходе ветровой эрозии почва выдувается постепенно. Водная же эрозия может приводить к катастрофическому выносу и разрушению, когда после одного сильного ливня образуются глубокие промоины. Обычно растительный покров или естественный опад обеспечивают защиту от всех форм эрозии. Не защищенная раст.покровом почва теряет верхний плодородный слой. Конечным итогом этого процесса может быть «пустынный» ландшафт, практически лишенный растительности.
Начавшаяся эрозия захватывает и уносит частицы почвы дифференцировано, в зависимости от массы. Первыми уносятся и вымываются легкие частицы гумуса и глины, тогда как грубый песок и камни остаются, а глина и гумус - важнее всего для удержания воды и биогенов. С их выносом теряется водоудерживающая способность почвы, и там, где количество осадков мало, высокопродуктивные злаковники деградируют до зарослей засухоустойчивых пустынных видов - происходит опустынивание земли.Важнейшими причинами, приводящими к обнажению почвы в результате эрозии и опустынивания, являются выпахивание, перевыпас, сведение лесов и засоление почв при орошении.Известно, что первым этапом в выращивании урожая всегда была и в значительной мере остается и сейчас распашка, необходимая для уничтожения сорняков. Однако перевернув верхний слой почвы и «удушив» сорняки, земледелец открывает доступ для водной и ветровой эрозии. вспаханное поле может оставаться не защищенным значительную часть года, пока культура не сформирует сплошного покрова, а также после жатвы.
Многие считают, что вспашка и культивация, разрыхляя почву, улучшают аэрацию и инфильтрацию, однако в действительности капельная эрозия (капли дождя, бьющие по обнаженной почве) разрушает комковатую структуру и утрамбовывает поверхность, ухудшая аэрацию и инфильтрацию. Еще большее уплотнение происходит при использовании тяжелой с\х техники. Вспаханная земля теряет также и больше влаги.Угодья, расположенные в зонах с недостаточным количеством осадков, традиционно используются под выпас скота, такие земли, к сожалению, часто подвергаются перевыпасу, когда трава съедается быстрее, чем может возобновляться. За последние 30 лет в Калмыкии возникла настоящая пустыня площадью 50 тыс. км 2 - первая песчаная пустыня в Европе. Ее площадь ежегодно увеличивается на 15%.
Засоление почв при орошении - избыточное орошение, в первую очередь в условиях жаркого климата, может вызывать засоление почв.
Потепление - проявляется в изменении климата и биоты: продуционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности с\х культур. Особенно сильное изменение - в высоких и средних широтах Северного полушария. Зона тайги сдвинется к северу на 100-200 км, подъем уровня океана - 0.1-0.2 м. По мнению ряда ученых потепление - естественный процесс, по мнению других - происходит глобальное похолодание.
