Аналіз глобальних змін, глобальні зміни біосфери - глобальні зміни сучасного
Глобальні зміни біосфери
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір як з'явилося високоіндустріальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, вона стала різноманітніше і він загрожує перспектива стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки, так як на них будуються міста і заводи. Людині доводиться все більше втручатися в господарство біосфери - тієї частини нашої планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити декілька найбільш істотних процесів, кожний з яких не поліпшує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природи. Серед них - газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу в атмосфері. Подальший розвиток цього процесу буде підсилювати небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу в екологів і триваюче забруднення Світового океану нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 1/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати істотні порушення газообміну і водообміну між гідросферою і атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунту пестицидами і її підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. В цілому, всі розглянуті фактори, яким можна приписати забруднюючий ефект, роблять помітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері.
Біосфера - цілісна, щодо стійка, гігантська екологічна система, залежність історично сформованого в ній рівноваги від зв'язків між її мешканцями, їх пристосованості до середовища проживання, від ролі живої речовини в біосфері, від впливу діяльності людини [7, 10].
У відповідності зі сформованими в науці уявленнями біосфера охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, що взаємозв'язані складними биогеохимическими циклами міграції речовин і енергії.
Значні зміни біосфера зазнала з моменту появи людини. Бурхливий розвиток промисловості, науки і техніки за кілька століть - геологічно незначний відрізок часу - сприяло значному прискоренню міграції атомів. Людина створила тисячі нових порід і сортів, винищив багато видів диких тварин і рослин, витягнув із земної кори мільярди тонн корисних копалин; в результаті його діяльності утворилися нові озера - водосховища - і штучні річки - канали, на величезних площах природні екосистеми змінилися штучними. Діяльність людства, нікчемного по своїй біомасі, впливає на склад земних океанів і атмосфери. Зараз вже можна сказати, що людина, оволодівши величезної енергією, сам є найпотужнішим чинником зміни біосфери. Сміла Вернадський припускав, що людство повинно створити нову оболонку Землі - ноосферу (грец. Noos - "розум"), що розглядається в якості такого собі мислячого шару над біосферою [7, 25].
Людство не завжди розумно використовувало знаходяться в його розпорядженні ресурси. Не знаючи багатьох закономірностей природи, людина часто не уявляє наслідків своєї "перемоги" над природою. Деякі держави стародавнього світу зникли з лиця землі в результаті хижацького ставлення до природи: виснаження грунтів і вирубки лісів. Вирубка лісів викликає висушування і ерозію ґрунту, призводить до збільшення кількості повеней і селевих потоків в горах, позначаються на місцевому та глобальному кліматі.
Діяльність людини призводить до скорочення запасів чистої води. Промислові підприємства скидають стічні води часто без належної очистки, забруднюючи навколишні водойми токсичними хімічними сполуками. Гідроелектростанції й греблі заважають нормальній міграції річкових риб. Двигуни внутрішнього згоряння в автотранспорті, заводи, теплові електростанції виділяють в атмосферу шкідливі речовини. Поява нових міст і накопичення промислових відвалів зменшує площу лісів і лугів, що підтримують концентрацію кисню в атмосфері на необхідному для життя рівні (див. Рис. 1).
Малюнок 1. Зміни в складі атмосфери Землі
Безвідповідальне використання атомної енергії призводить до забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами, що викликають ракові захворювання.
Збільшення чисельності населення земної кулі (в даний час на Землі проживає вже більше шести мільярдів чоловік) може найближчим часом привести до загострення продовольчої проблеми. У доповідях Римського клубу - міжнародної організації, що займається дослідженням глобальних проблем, які зачіпають самі основи існування людини, - прогнозується криза енергетичних і харчових ресурсів вже в середині XXI століття. Одне із завдань біології - забезпечити людство живленням. В даний час для цього проводяться різноманітні дослідження щодо збільшення продуктивності існуючих агроценозів, виведення нових порід тварин і сортів рослин, використання морських плантацій в сільському господарстві, застосування останніх досягнень генної інженерії і мікробіології [17, 135].
Польоти людини в космос привели до створення нової галузі біології - космічної біології. Крім дослідження можливої життя на інших планетах і в відкритому космосі перед цією наукою ставиться багато проблем прикладного характеру: забезпечення людини умовами, необхідними для життя в космосі, захист від радіації, проблема пристосування людського організму до невагомості і малої рухливості. Багато з цих проблем вже вирішені.
В даний час в усьому світі виникла необхідність налагодити розумне використання природних ресурсів. Потрібна охорона атмосфери, водних ресурсів, ґрунту, живої природи. У багатьох державах уже прийняті закони про охорону природи; промислові, будівельні та сільськогосподарські установи зобов'язані враховувати баланс природних ресурсів та можливі наслідки порушення рівноваги природних явищ. Створені так звані "червоні книги" - списки рідкісних і зникаючих видів тварин і рослин. У всьому світі з'явилася велика кількість екологічних організацій, що займаються охороною навколишнього середовища; найбільш відомою серед них є "Greenpeace" ( "Грінпіс").
Важливу роль в охороні природи грають заповідники - території (акваторії), на яких в первозданному, природному стані зберігається весь їх природний комплекс. На території заповідників заборонена господарська діяльність, доступ сторонніх людей. У природних національних парках, на відміну від заповідників, регулярно проводяться туристичні екскурсії. Заповідники і національні парки створюються, як правило, в місцях з унікальними екологічними системами.
Серйозною проблемою є глобальні кліматичні зміни в біосфері. Деякі хімічні речовини (наприклад, фреон), що викидаються в атмосферу, призводять до руйнування озонового шару. В даний час над Антарктидою і деякими арктичними регіонами постійно існують зони, в яких озоновий шар або значно тонше норми, або відсутній взагалі (див. Рис. 2) [14, 147].
Малюнок 2. Динаміка концентрації CO2 і середньорічної температури атмосфери Землі
Якась частка сонячної радіації досягає поверхні Землі; частина її переизлучается назад в атмосферу вже у вигляді більш довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Природний парниковий ефект забезпечує підтримання температури Землі приблизно на 33 ° вище тієї, яка б спостерігалася при його відсутності. Викид в атмосферу вуглекислоти та інших газів, а також твердих частинок викликає техногенний парниковий ефект, в результаті чого підвищується середньорічна температура повітря. Підвищення температури навіть на кілька градусів може призвести до танення полярних льодів і затоплення океанічних узбереж, в тому числі густонаселених регіонів Західної та Східної Європи, Індії, Південної Америки. Втім, 7 мільярдів тонн CO2 на рік, що викидаються в повітря при спалюванні палива, - невелика величина в порівнянні з 200 мільярдами тонн діоксиду вуглецю, що утворюється природним шляхом в процесах дихання і гниття, а підвищення середньої температури на 0,5 ° C за останні сто років можна пояснити і іншими причинами (наприклад, змінюється сонячною активністю). Проте, глобальні кліматичні зміни, викликані діяльністю людини, - це проблема, до дослідження якої необхідно підходити з усією відповідальністю.
Одна з найгостріших глобальних змін сучасності й близького майбутнього це проблема зростаючої кислотності атмосферних опадів і ґрунтового покриву. Райони кислих грунтів не знають посух, але їхня природна родючість знижена й нестійка; вони швидко виснажуються і врожаї на них низькі. Кислотні дощі викликають не тільки підкислення поверхневих вод і верхніх горизонтів грунтів. Кислотність з спадними потоками води поширюється на весь грунтовий профіль і викликає значне підкислення грунтових вод. Кислотні дощі виникають у результаті господарської діяльності людини, що супроводжується емісією колосальних кількостей оксидів сірки, азоту, вуглецю. Ці оксиди, надходячи в атмосферу, переносяться на великі відстані, взаємодіють з водою і перетворюються в розчини суміші сірчистої, сірчаної, азотистої, азотної і вугільної кислот, які випадають у вигляді "кислих дощів" на сушу, взаємодіючи з рослинами, ґрунтами, водами. Головними джерелами в атмосфері є спалювання сланців, нафти, вугілля, газу в індустрії, у сільському господарстві, в побуті. Господарська діяльність людини майже вдвічі збільшила надходження в атмосферу оксидів сірки, азоту, сірководню й оксиду вуглецю. Природно, що це позначилося на підвищенні кислотності атмосферних опадів, наземних і ґрунтових вод. Для вирішення цієї проблеми необхідно збільшити обсяг систематичних представницьких вимірів сполук забруднюючих атмосферу речовин на великих територіях.
Причини глобальних змін в біосфері: зростання народонаселення, розвиток промисловості, автомобільного, залізничного, повітряного транспорту, поява складних мереж доріг, інтенсивний видобуток корисних копалин, будівництво електростанцій, розвиток сільського господарства та ін.
Негативні наслідки розвитку промисловості, транспорту, сільського господарства - забруднення всіх середовищ життя (наземно-повітряної, водної, грунту), втрата родючості грунту, скорочення орних земель, знищення великих площ лісів, зникнення безлічі видів рослин і тварин, поява нових, небезпечних для життя людини збудників хвороб (вірусів СНІДу, інфекційного гепатиту та ін.), скорочення запасів чистої води, виснаження копалин ресурсів та ін.
Забруднення біосфери в результаті сільськогосподарської діяльності. Застосування високих доз отрутохімікатів - причина забруднення грунту, води в водоймах, зниження чисельності мешкають в них видів тварин, уповільнення життєдіяльності редуцентов (руйнування ними органічних залишків і перетворення їх в придатні для живлення рослин мінеральні речовини). Порушення норм внесення мінеральних добрив - причина забруднення грунту нітратами, накопичення їх в продуктах харчування, отруєння ними людей.
Грунтовий покрив Землі є найважливіший компонент біосфери Землі. Саме ґрунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері. Найважливіше значення грунтів складається в акумулюванні органічної речовини, різних хімічних елементів, а також енергії. Ґрунтовий покрив виконує функції біологічного поглинача, руйнівника і нейтралізатора різних забруднень. Якщо ця ланка біосфери буде зруйновано, то сформоване функціонування біосфери безповоротно порушиться. Саме тому надзвичайно важливо вивчення глобального біохімічного значення грунтового покриву, його сучасного стану і зміни під впливом антропогенної діяльності. Одним з видів антропогенного впливу є забруднення пестицидами.
Відкриття пестицидів - хімічних засобів захисту рослин і тварин від різних шкідників і хвороб - одне з найважливіших досягнень сучасної науки. Сьогодні в світі на 1 га наноситься 300 кг. хімічних засобів. Однак в результаті тривалого застосування пестицидів у сільському господарстві, медицині (боротьба з переносниками хвороб), майже повсюдно відбувається зниження ефективності, внаслідок розвитку резистентних шкідників і поширенню нових шкідливих організмів, природні вороги і конкуренти яких були знищені пестицидами. У той же час дія пестицидів стало виявлятися в глобальних масштабах. З величезної кількості комах шкідливими є лише 0,3% або 5 тис. Видів. У 1250-ти видів виявлена резистентність до пестицидів. Це посилюється явищем перехресної резистенции, що полягає в тому, що підвищена стійкість до дії одного препарату супроводжується стійкістю до з'єднань інших класів. З общебиологических позицій резистентність можна розглядати як зміну популяцій у результаті переходу від чутливого штаму до стійкого штаму того ж виду внаслідок добору, викликаного пестицидами. Це явище пов'язане з генетичними, фізіологічними і біохімічними перебудовами організмів.
Непомірне застосування пестицидів (гербіцидів, інсектицидів, дефоліантів) негативно впливає на якість грунту. У зв'язку з цим посилено вивчається доля пестицидів у ґрунтах і можливості їх знешкоджувати хімічними і біологічними способами. Дуже важливо створювати і застосовувати тільки препарати з невеликою тривалістю життя, вимірюваної тижнями або місяцями. У цій справі вже досягнуті певні успіхи й впроваджуються препарати з великою швидкістю деструкції, однак проблема в цілому ще не вирішена.
Види промислового забруднення біосфери: 1) хімічне - виділення в біосферу сотень речовин, яких раніше не було в природі (кислотні дощі і ін.); 2) радіаційне, шумове, біологічне забруднення, їх негативний вплив на здоров'я людини, на живу речовину біосфери.
Основний шлях захисту біосфери від забруднення, збереження ресурсів від виснаження, видів рослин і тварин від вимирання, підтримки рівноваги і цілісності біосфери - раціональне природокористування.