Роль антропогенных факторов среды

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 

1. Роль антропогенных факторов среды
2. Живые организмы как среда жизни. Формы адаптации
3. Круговорот кислорода в биосфере
4. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу, их последствия

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Экология –  одна из сравнительно молодых и особенно активно развивающихся в последние годы биологических наук.

Экологию относят  к числу фундаментальных разделов биологии, которые включают морфологию, генетику, эволюционное учение, систематику  и биологию развития.

Все эти разделы, в том числе и экология, в зависимости от объектов исследований могут быть отнесены к ботанике, и к зоологии, и к микробиологии и к науке о человеке – антропологии, то есть ко всему разнообразию живого. В связи с этим выделяют экологию растений, экологию животных, экологию микроорганизмов, экологию человека.

 

1. Роль антропогенных факторов среды

 

Пора бы человечеству понять,

Богатства у  природы отбирая,

Что Землю надо тоже охранять.

Она, как мы, такая же живая.

 

Ирина Трофимова, 17 лет, ДЭС

 

Скорбно признать, но до появления нас людей, в биосфере все было «по правилам». Солнце посылало на Землю тепло и свет, растения суши синтезировали органику и выделяли в атмосферу кислород. Животные питались растениями и друг другом. Погибшие организмы разлагались в почве и становились пищей новым организмам. И в Океане растительный планктон создавал органическое вещество, мельчайшие растительные организмы поедались мельчайшими животными - зоопланктоном. Те же, были основным видом корма для мелких рыб и китообразных. Более крупные рыбы поедали более мелких и так далее. Погибшие организмы беспрерывным потоком оседали на дно, где макро- и микроорганизмы разрушали останки до минеральных веществ. Но вот человек становится главенствующим фактором природных процессов. Вырастают города и заводы, на месте лесов раскинулись поля и пастбища, по дорогам помчались автомобили, в воздухе понеслись самолеты, а океаны бороздят мощные лайнеры. Идиллия? Не вышло идиллии! Техносфера – сфера техники – так и не стала эквивалентом ноосферы – сферы разума.

А вышло вот что. Если взрослый человек в день употребляет 70-900 литров кислорода, то созданный им легковой автомобиль (на 1000 км пробега) – 300 тыс. литров, а турбореактивный лайнер (при перелете Париж – Нью-Йорк) – 35 тонн (столько же, сколько выделяют за день 3 тыс. гектаров леса).

Из океанов  и морей мы вылавливаем около 100 млн. тонн рыбы: из недр планеты извлекаем  около 100 млрд. тонн руды, горючих веществ  и стройматериалов; производили 50 млн. тонн синтетических веществ (как  правило, не разлагающихся в природе); на поля вывозим около 100 млн. тонн минеральных удобрений и ядохимикатов; в атмосферу выбрасываем более 200 млн. тонн углекислого газа, 50 млн. тонн углеводородов, около 150 млн. тонн двуокиси серы, 50 млн. тонн окислов азота, 60 млн. тонн сернистого антгигрида, более 200 млн. тонн золы…

Некоторые места  в океане уже превратились в мертвые  пустыни. Хорошо известна огромная мусорная куча на атлантическом шельфе Северной Америки, образовавшаяся из бытовых  отходов крупных городов. У нас  особенно сильно загрязнены шельфы северо-западной части Черного моря, его курортные зоны. Бытовое загрязнение особенно сказывается на морских организмах, так как в местах сброса органических загрязнений образуются сероводородные зоны. Настоящим бичом морских экосистем стало нефтяное загрязнение. Попадая в воду, оно изменяет отражательные свойства воды, нарушает спектральный состав попадающего в воду излучения и нарушает жизнедеятельность фитопланктона, основы всего живого в Океане. Чистота Океана – это и здоровье людей на Земле. Около 1/3 всех минеральных удобрений вымывается из почвы и уносится реками в Океан – конечный резервуар, куда попадают все отходы человеческой деятельности.

Погибает Аральское  море. К1988 году уровень его упал на 11метров, море ушло от своих берегов  на 15 – 65 км., уровень воды уменьшился в 2 раза. Семь лет назад от него осталась лишь половина, а с высохшего дна поднимается ежегодно до 75 млн. тонн песка и соли в год. Участились песчаные бури, губящие вокруг все живое. На стыке двух великих пустынь, Каракумов Кызылкумов, рождается третья, получившая уже имя Аралкум. Пыль и пески засыпают город Аральск, бегут из него жители – нет моря, нет и жизни!

К сожалению, печальные  последствия неумелого и неразумного  использования земельных ресурсов коснулись всей страны.

Химические  препараты, отравляющие растения и  животных; с/х машины, которые разрушают  почву и уносят драгоценное плодородие; поливочная техника, вызывающая засоление  земли и убивающая ее животворящую силу; минеральные удобрения, тоннами оседающие в земле, - все это нарушает гармонию происходящих в ней процессов.

В нашей стране ежегодный ущерб от эрозии почв достигает 8-10% от валовой продукции сельского  хозяйства (недобор). За последние 30 – 40 лет черноземы Русской равнины  потеряли 1/3 своего гумуса, их плодородный слой уменьшился на 10 – 15 см. Ежегодно талые воды и дожди сносят с гектара пашни 80 – 120 тонн распаханной почвы. ј - 1/5 часть поливных черноземов Украины, Северного Кавказа, Центрального Черноземья подвергается засолению, заболачиванию, утратила прежнюю структуру. Повсеместно отмечен подъем грунтовых вод и, как следствие того, подтопление прилегающих территорий.

Планета ежегодно теряет 8 млн. га продуктивной земли (у  нас – около 00 тыс. га в год).

Земля в беде, у последнего предела. Если и дальше так хозяйничать, не трудно подсчитать, когда мы останемся средь марсианского пейзажа!

 

2. Живые организмы как среда жизни. Формы адаптации

 

Многие виды гетеротрофных организмов в течение  всей жизни или части жизненного цикла обитают в других живых существах, тела которых служат для них средой обитания, существенно отличающейся по свойствам от внешней.

Использование одними живыми организмами других в  качестве среды обитания – очень  древнее и хорошо распространенное явление. Даже прокариотические организмы (бактерии, сине-зеленые водоросли и др.) имеют сожителей. Внутриклеточные паразиты и симбионты обнаружены у большого количества одноклеточных эукариотических форм (красных, зеленых и диатомовых водорослей, амеб, инфузорий и т.д.) Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, тем более разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям. С другой стороны, способность использовать другие организмы как среду обитания в целом уменьшается с усложнением организации паразитов.

Таким образом, паразитов  больше всего среди микроорганизмов  и относительно примитивных многоклеточных, а подверженность паразитизму наиболее присуща позвоночным животным и  цветочным растениям. Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды хозяина. Это, с одной стороны, дает им целый ряд экологических преимуществ, а с другой – затрудняет осуществление их жизненного цикла по сравнению со свободноживущими особями.

Вторым важным экологическим  преимуществом обмтателей живых организмов является их защищенность от непосредственного влияния факторов окружающей среды. Внутри хозяина его сожители практически не встречаются с угрозой, резкими колебаниями температуры, изменениями солевого и осмотического режима и т.д. В таких стабильных условиях существуют внутренние обитатели гомойтермных животных. Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи, относительная стабильность условий делают ненужной дифференцировку тела, и поэтому многие внутренние паразиты и симбионты характеризуются в эволюции вторичным упрощением строения тела, вплоть до потери целых систем органов.

Основные жизненные трудности, с которыми сталкиваются внутренние паразиты, - это ограниченность жизненного пространства для тканевых, и особенно для внутриклеточных обитателей, сложности снабжения кислородом, распространения от одного хозяина к другому, а так же защитная реакция организма хозяина от паразитов.

Среда обитания паразитов  ограничена как во времени (жизнью хозяина), так и в пространстве. Поэтому основные адаптации направлены на возможность распространения в этой среде, передачу от хозяина к другому. Главнейшие приспособления к этому – повышение способности к размножению, выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев.

В разных частях тела многоклеточного организма  условия неоднородны. Хозяин выступает  для своих обитателей как многообразная  среда. Его паразиты и сожители специализируются к жизни в определенных органах  и тканях, они приурочены к определенному  возрасту и физиологическому состоянию хозяина.

Большое количество паразитов обитает не внутри, а  на поверхности тела хозяина. Хозяин в данном случае выступает лишь как  часть внешней среды паразита, снабжая его пищей, предоставляя убежище, трансформируя климат.

Связь эктопаразитов с хозяином может быть постоянной или временной. Для постоянных или длительно связанных с хозяином эктопаразитов одна из основных жизненно важных экологических задач – удержаться на теле хозяина. В связи с этим типичные эктопаразиты характеризуются наличием мощных органов прикрепления (присосок, крючьев, коготков и т.д.) которые независимым путем развиваются у самых разных по происхождению видов.

Паразиты, как  и свободноживущие виды, обладают сложной системой приспособления к  среде обитания. Их строение и организация отражают специфику этой среды. У представителей разных групп, ведущих паразитический образ жизни, часто развиваются сходные типы приспособлений.

 

3. Круговорот кислорода в биосфере

 

Наиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых в основном состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

Биогеохимические циклы углерода, азота и кислорода (рис. 6.9) наиболее совершенны. Благодаря большим атмосферным резервам, они способны к быстрой саморегуляции. В круговороте углерода, а точнее — наиболее подвижной его формы — С0₂, четко прослеживается трофическая цепь: продуценты, улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы — поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов — возвращающих углерод вновь в круговорот. Скорость оборота С0₂ составляет порядка 300 лет (полная его замена в атмосфере).

В Мировом океане трофическая цепь: продуценты (фитопланктон) — консументы (зоопланктон, рыбы) — редуценты (микроорганизмы) — осложняется тем, что некоторая часть углерода мертвого организма, опускаясь на дно, «уходит» в осадочные породы и участвует уже не в биологическом, а в геологическом круговороте вещества.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот этого элемента приводит к возрастанию содержания С0₂ в атмосфере.

Скорость круговорота кислорода — 2 тыс. лет (рис. 6.10), именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество.

Основной поставщик кислорода на Земле — зеленые растения. Ежегодно они производят на суше 53-10⁹ т кислорода, а в океанах — 414-10⁹ т.

Главный потребитель кислорода — животные, почвенные организмы и растения, использующие его в процессе дыхания. Процесс круговорота кислорода в биосфере весьма сложен, так как он содержится в очень многих химических соединениях.

Подсчитано, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23% кислорода, который освобождается в процессе фотосинтеза.

Предполагается, что к 2000 г. весь продуцированный кислород будет сгорать в топках, а следовательно, необходимо значительное усиление фотосинтеза и другие радикальные меры.

 

4. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу, их последствия

 

Легко быть зверем

И легко быть Богом,

Быть человеком  –

Это тяжело.

 

Евгений Винокуров

 

К сложным экономическим  проблемам прибавляются еще более  сложные экологические проблемы, приобретающие глобальное значение. Уже сейчас, когда в экономически развитых странах проживает более 1 млрд. человек, уродливое развитие производство породило угрозу исчерпания невозобновляемых ресурсов планеты и загрязнение природной среды до такой степени, когда может быть нарушено глобальное экологическое равновесие.

Биосфера Земли  в настоящее время подвергается все более нарастающему антропогенному (человеческому) воздействию К антропогенным  факторам загрязнения окружающей среды  относится, прежде всего, химическое загрязнение «неприродными» химическими веществами, газообразными и аэрозольными (взвешенные частицы) загрязнителями промышленно-бытового происхождения. В атмосфере Земли постоянно находится не менее 250 млн. тонн аэрозолей, не говоря уже о газообразных примесях – окислах серы, азота, соединений фтора, хлора, окиси углерода и других токсических соединений. Загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами достигает уже 1/5 его поверхности, что грозит нарушением газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой.

Возрастает неблагоприятное воздействие физических факторов (загрязнителей). Речь прежде всего идет о тепловом загрязнении среды, так как при сжигании топлива ежегодно высвобождается 1,4 *10 в 20 степени Дж тепловой энергии, меняющей уровень температурного режима воздушной и водной среды. Вызывает тревогу радиоактивное загрязнение, шумовое, электромагнитное и другие физические воздействия.