Основные параметры глобального экологического кризиса

Наиболее ёмкий и обоснованный анализ вопроса - «есть ли глобальный экологический кризис?» - привёл В.А. Зубаков. Он привел 10 параметров глобального экокризиса (таблица 1).

Таблица 1 Бусыгин А.Г. ДЕСМОЭКОЛОГИЯ или теория образования для устойчивого развития. Книга первая. - 2-е изд., испр., доп. - Издательство «Симбирская книга», Ульяновск, 2003 г. С. 35. Основные параметры (индексы) ГЭК

Чтобы угрожающие темпы развития ГЭК стали более ощутимыми достаточно привести несколько фактов. Одним из наиболее угрожающих параметров экологического кризиса является экспоненциальный рост народонаселения Земли, который американский биолог Пол Эрлих назвал «демографическим взрывом».

Во времена Римской империи - около 2 тыс. лет назад население мира составляло максимум 200 млн. человек. К началу XVIII века не превышало 700 млн. По мнению В.Г. Горшкова, именно эта цифра соответствует «экологическому пределу численности населения» Земли и экономической емкости биосферы.

Итак, для достижения первому млрд. человечеству, а к этому уровню оно подошло во времена А.С. Пашкина в 1830 г., потребовалось 2 млн. лет. Затем, начиная с промышленной революции, численность населения Земли растет, экспоненциально, т.е. по гиперболической кривой. Так для появления второго млрд. понадобилось 100 лет (1930 г.), третьего - 33 года (1963 г.), четвертого - 14 лет (1977 г.), пятого - 13 лет (1990 г.) и шестого - всего 10 лет (2000 г.).

Напрямую с затронутой темой связано включение в таблицу индексов ГЭК параметра «рост масштабов военных конфликтов». Подсчитано, что за историю цивилизации человечество пережило 14 550 войн, что в условиях мира оно находилось всего 292 года, что в войнах погибло около 3,6 млрд. человек.

Существенно пишет В.А. Зубаков, что материальные потери и затраты, связанные с войнами, и прежде всего людские потери, в последнее время растут экспоненциально. Так, в первую мировую войну было мобилизовано 74 млн. человек, в 14 раз больше всех воевавших в XIX веке. Было убито 9,5 и погибло от ран и болезней 20 млн. человек. Во вторую мировую войну было мобилизовано более 110 млн. человек, а людские потери составили 55 млн. человек. Если оставить в стороне человеческую боль, связанную с потерей жизни близкими, а говорить только о «кормовой территории»то получается эколого-социальное противоречие, связанное с тем, что чем меньше демографическое давление на биосферу, тем ей легче справляться с техногенными нагрузками. И еще необходимо учесть, что идет борьба за «кормовую территорию», а в биологическом смысле чья-то смерть - это жизнь другого.

Совсем иную тональность и приносимый биосфере вред приносит современное оружие массового поражения. Здесь речь уже идет не об обычных «классических» военных действиях армий времен А.В. Суворова, а простив народов, мирного населения с применением ядерного, химического, бактериологического и экологического оружия. Три последних типа уже опробованы.

Индексы техногенеза, под которым А.Е. Ферсман понимал «совокупность химических и технологических процессов, производимых деятельностью человечества и приводящих к перераспределению химических масс земной коры» (сведены в таблице №1 к 4-м основным видам). Но к ним необходимо добавить электромагнитное загрязнение, которое, опутав земной шар электрическими, компьютерными и иными сетями, стало величиной глобальной.

Цель техногенеза - использование так называемых невозобновимых ресурсов большого - геологического - круговорота, т.е. полезных ископаемых.

Одним из самых важных последствий техногенеза является производство отходов. Для примера можно привести типичные данные мониторинга окружающей природной среды по Самарской области. В гос. Докладе за 1996 год сказано, что: 1) абсолютный объем выбросов автотранспорта оценивается в 4000 - 450 тыс. тонн, 2) на предприятиях области ежегодно образуется более 450 тыс. тонн токсичных отходов, требующих специальных методов переработки, 3)в целом кол-во промышленных и бытовых отходов достигает 10 млн. тонн ежегодно.

Кол-во токсичных («особо опасных») отходов, содержащих ядохимикаты, канцерогенные, мутагенные и другие вещества, неуклонно увеличивается, достигнув в России, например, 10% от всей массы твёрдых бытовых отходов. На территории РФ имеются так называемые химические «ловушки», на которых со временем построили жилые дома, вызвав массовые странные заболевания их жителей. В каждой почти стране имеются тысячи и десятки тысяч таких «ловушек», учет и обезвреживание которых не налажены.

Одна из главных причин нынешнего кризиса окружающей среды состоит в том, что огромные кол-ва веществ извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде без учета того факта, что «все куда-то девается». В результате пагубно большие количества веществ нередко накапливаются в тех местах, где, по природе, их не должно быть. Биосфера функционирует на основе замкнутых экологических круговоротов вещества и энергии. А производство отходов - это исключительная (и, как видимо, весьма отрицательная) особенность цивилизации.

Геохимическое загрязнение биоты и окружающей среды, создаваемое в основном пятью отраслями промышленности (0 теплоэнергетикой, черной и цветной металлургией, нефтедобычей, нефтехимией, производством стройматериалов) состоит из насыщения живого сверхтоксичными тяжелыми металлами (ртутью, свинцом, кадмием, мышьяком и др.) и загрязнения атмосферы, гидросферы и педосферы, глобальными следствиями которых являются:

глобальное потепление, вызванное парниковым эффектом атмосферы;

увеличение начиная с 1969 г., размеров озоновых дыр;

кислотные дожди;

запыление воздуха;

нарушение экологии гидросферы;

деградация глобальных функций почвы;

обезлесение.

Глобальными следствиями деградации почв, обезлесения и засухи являются 8. Опустынивание и 9. сокращение биологического разнообразия.

Как от радиотоксикации, так и от шумового загрязнения, так и от электромагнитного загрязнения современным жителям земли скрыться невозможно. Радиационные, упруго-механические и электромагнитные поля покрыли весь земной шар. Поэтому эти 3 вида загрязнения, вызывающие у людей массовые разнообразные заболевания с полным основанием можно считать составляющим ГЭК.

Экологическая проблема кроме аспекта загрязнения окружающей среды имеет не мене важный аспект исчерпаемости природных ресурсов. Он состоит из 2- компонентов:

Сырьевой, причинами которого являются высокие темпы потребления минеральных ресурсов, некомплексный характер их добычи и переработки, ориентация на экстенсивное природоэксплуатирующее производство, слабое использование отходов производства и вторичного сырья.

Разрушение естественных экосистем на огромных территориях суши.

Глобальным следствием ухудшение окружающей среды является ухудшение состояния здоровья населения Земного шара. Современное понимание здоровья включает не только отсутствие болезней и физических дефектов, но и «состояние полного физического, душевного и социального благополучия», по определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

Подводя итог следующие основные параметры глобального экологического кризиса:

экспоненциальный рост народонаселения;

чистоты биосферы, а именно: производство отходов, геохимическое загрязнение биоты и окружающей среды, радиотоксикация, шумовое загрязнение и электромагнитное загрязнение;

энергетический;

исчерпаемости природных ресурсов (сырьевой и разрушение естественных экосистем на огромных территориях);

глобальное ухудшение здоровья населения. Бусыгин А.Г. ДЕСМОЭКОЛОГИЯ или теория образования для устойчивого развития. Книга первая. - 2-е изд., испр., доп. - Издательство «Симбирская книга», Ульяновск, 2003 г. С. 35

Миопатия, или расслоение мышечной ткани у осетровых.

В 1987-1989 гг. у половозрелых осетров наблюдалось массовое явление миопатии, заключающееся в расслоении больших участков мышечных волокон, вплоть до их полного лизиса. Заболевание, получившее сложное научное название - «кумулятивный политоксикоз с многосистемным поражением», носило кратковременный и массовый характер (по оценкам, до 90% рыб в «речной» период их жизни; хотя природа этого заболевания не выяснена, предполагается связь с загрязнением водной среды (включая залповые сбросы ртути на Волге, нефтяное загрязнение и др.). Само название «кумулятивный политоксикоз...», на наш взгляд, является паллиативом, предназначенным скрыть истинные причины проблемы, как и указания на «хроническое загрязнение моря». Во всяком случае, по наблюдениям в Туркменистане, по информации иранских и азербайджанских коллег, миопатия практически не проявлялась у южно-каспийской популяции осетров. В целом по Южному Каспию признаки миопатии фиксировались редко, включая «хронически загрязненное» западное побережье. Вновь изобретенное название болезни пользуется успехом у исследователей Каспия: оно применялось позже ко всем случаям массовой гибели животных (тюленя весной 2000 г., кильки - весной и летом 2001г.).

Ряд специалистов приводят убедительные сведения о корреляции доли червя нереиса в питании с интенсивностью заболевания у различных видов осетровых. При этом подчеркивается, что нереис накапливает токсические вещества. Так, севрюга, потребляющая больше всего нереиса, в наибольшей степени подвержена миопатии, а в наименьшей степени этому подвержена белуга, которая питается, в основном, рыбой. Таким образом, есть все основания предполагать, что проблема миопатии прямо связана с проблемой загрязнения речного стока и косвенно - с проблемой чужеродных видов.

Например:

1. Гибель кильки весной и летом 2001 г.

Количество кильки, погибшей в течение весны-лета 2001 г., оценивается в 250 тыс. т, или 40%. С учетом данных о завышении оценок ихтиомассы килек в предыдущие годы, трудно верить в объективность этих цифр. Очевидно, что на Каспии погибло не 40%, а почти вся килька (не менее 80% популяции). Сейчас очевидно, что причиной массовой гибели кильки было не заболевание, а банальный недостаток питания. Тем не менее в официальных заключениях фигурирует «пониженный иммунитет в результате «кумулятивного политоксикоза».

2. Чума плотоядных у каспийского тюленя.

Как сообщали средства массовой информации, с апреля 2000 г. на Северном Каспии наблюдалась массовая гибель тюленей. Характерные признаки погибших и ослабленных животных - красные глаза, забитый нос. Первой гипотезой о причинах гибели было отравление, что отчасти подтвердилось нахождением повышенных концентраций тяжелых металлов и стойких органических загрязнителей в тканях погибших животных. Однако эти содержания не были критическими, в связи с чем была выдвинута гипотеза «кумулятивного политоксикоза». Проведенные «по горячим следам» микробиологические анализы давали неясную и неоднозначную картину.

Чумы плотоядных (собачьей чумки).Лишь спустя несколько месяцев удалось провести вирусологический анализ и определить непосредственную причину гибели - морбиллевирус

Согласно официальному заключению КаспНИРХа толчком к развитию заболевании могли послужить хронический «кумулятивный политоксикоз» и крайне неблагоприятные зимние условия. Чрезвычайно мягкая зима со среднемесячной температурой в феврале, на 7-9 градусов превышающей норму, отразилась на льдообразовании. Слабый ледовый покров просуществовал ограниченное время только в восточном секторе Северного Каспия. Линька животных происходила не на ледовых залежках, а в условиях большей скученности нa шалыгах восточного мелководья, периодическое затопление которых под влиянием нагонов усугубляло состояние линяющих тюленей.

3. Гибель тюленей

Схожая эпизоотия (хотя и в меньших масштабах) с выбросом на берег 6000 тюленей имела место в 1997 г. на Апшероне. Тогда одной из вероятных причин гибели тюленя также называлась чума плотоядных. Особенностью трагедии 2000 г. было ее проявление по всему морю (в частности, гибель тюленей на туркменском побережье началась за 2-3 недели до событий в Северном Каспии). Целесообразно рассматривать высокую степень истощения значительной части погибших животных как самостоятельный факт, отдельно от поставленного диагноза.

Большая часть популяции тюленя нагуливает жир в теплое время, а в холодный период мигрирует к северу, где на льду происходит размножение и линька. В этот период тюлень идет в воду крайне неохотно. По сезонам наблюдается резкая изменчивость пищевой активности. Так, в период размножения и линьки более половины желудков исследованных животных оказываются пустыми, что объясняется не только физиологическим состоянием организма, но и бедностью подледной кормовой базы (основные объекты - бычки и крабики).

Во время нагула компенсируется до 50% общего веса тела, потерянного за зиму. Годовая потребность популяции тюленя в пище - 350-380 тыс. т, из которых 89,4% потребляется в летний, нагульный период (май-октябрь). Основным кормом летом служит килька (80% рациона).

Исходя из этих цифр, тюленем съедалось 280-300 тыс. т кильки в год. Судя по снижению уловов кильки, недостаток питания в 1999 г. можно оценить величиной примерно в 100 тыс. т., или 35%. Едва ли это количество может быть компенсировано за счет других кормовых объектов.

Можно считать весьма вероятным, что эпизоотия среди тюленей весной 2000 г. была спровоцирована недостатком питания (кильки), что, в свою очередь, было следствием перевылова и, возможно, вселения гребневика мнемиопсиса. В связи с продолжающимся сокращением запасов кильки следует ожидать повторения массовой гибели тюленя в ближайшие годы.

При этом в первую очередь популяция будет терять весь приплод (не нагулявшие жир животные либо не вступят в размножение, либо сразу же потеряют детенышей). Возможно, будет гибнуть и значительная часть способных к размножению самок (беременность и лактация - истощение организма и т.д.). Структура популяции изменится коренным образом.

Следует с осторожностью относиться к обилию «аналитических данных» во всех вышеперечисленных случаях. Почти полностью отсутствовали какие-либо данные о половом и возрастном составе погибших животных, методике оценки общего количества, практически отсутствовали или не были обработаны данные проб, взятых с этих животных. Вместо этого приводятся химические анализы по большому спектру компонентов (включая тяжелые металлы и органические вещества), обычно без сведений о методах отбора проб, аналитических работ, стандартах и т.д. Как следствие, «заключения» пестрят многочисленными несуразностями. Например, в заключении Всероссийского научно-исследовательского института контроля, стандартизации и сертификации ветеринарных препаратов (растиражированном «Гринписом» во множестве СМИ) присутствует «372 мг/кг полихлорбифенилов». Если заменить миллиграммы на микрограммы, то это довольно высокое содержание, характерное, например, для женского грудного молока у людей, питающихся рыбной пищей. Кроме того, совершенно не была принята во внимание доступная информация об эпизоотиях морбиллевируса у родственных видов нерп (Байкал, Белое море и т.д.); состояние популяций кильки как основного объекта питания также не было проанализировано.

3. Проникновение чужеродных организмов

Угроза проникновения чужеродных видов до недавнего прошлого не считалась серьезной. Наоборот, Каспийское море использовалось в качестве полигона для вселения новых видов, предназначенных для увеличения рыбопродуктивности бассейна. Надо заметить, что эти работы в основном велись на основе научных прогнозов; в ряде случаев производилось одновременное вселение рыбы и кормового объекта (например, кефаль и червь нереис). Обоснования вселения того или иного вида были достаточно примитивными и не учитывали отдаленных последствий (например, появление пищевых тупиков, конкуренция за пищу с более ценными аборигенными видами, накопление токсических веществ и т.п.). Уловы рыбы с каждым годом уменьшались, в структуре уловов ценные виды (сельди, судак, сазан) сменялись менее ценными (мелкий частик, килька). Из всех вселенцев только кефали дали небольшую прибавку (порядка 700 т, в лучшие годы - до 2000 т) рыбной продукции, что никак не может компенсировать нанесенный вселением ущерб.

События приняли драматический характер, когда на Каспии началось массовое размножение гребневика мнемиопсиса (Mnemiopsis leidyi). По сведениям КаспНИРХа официально мнемиопсис на Каспии был впервые зафиксирован осенью 1999 г. Однако первые непроверенные данные относятся уже к середине 80-х гг., в середине 90-х появились первые предупреждения о возможности его появления и потенциальном ущербе, основанные на черноморско-азовском опыте.

Судя по отрывочным сведениям, численность гребневика в том или ином районе подвержена резким изменениям. Так, туркменские специалисты наблюдали большие скопления мнемиопсиса в районе Авазы в июне 2000 г., в августе того же года он в этом районе зафиксирован не был, а в августе 2001 г. концентрация мнемиопсиса составляла от 62 до 550 орг/м3.

Парадоксально, что официальная наука в лице КаспНИРХа до самого последнего момента отрицала влияние мнемиопсиса на рыбные запасы. В начале 2001 г. в качестве причины 3-4-кратного падения уловов кильки выдвигался тезис об «уходе косяков на другие глубины», и только весной того же года, после массовой гибели кильки было признано, что мнемиопсис сыграл роль в этом явлении.

Гребневик впервые появился в Азовском море лет десять назад, и в течение 1985-1990 гг. буквально опустошил Азовское и Черное моря. Его, по всей вероятности, завезли вместе с балластными водами на судах от берегов Северной Америки; дальнейшее проникновение в Каспий не составило большого труда. Питается в основном зоопланктоном, потребляя ежесуточно пищи примерно 40% от собственного веса, уничтожая таким образом пищевую базу каспийских рыб. Быстрое размножение и отсутствие естественных врагов ставят его вне конкуренции с другими потребителями планктона. Поедая также планктонные формы бентосных организмов, гребневик представляет угрозу и для наиболее ценных рыб-бентофагов (осетровые). Воздействие на хозяйственно ценные виды рыб проявляется не только косвенно, через уменьшение кормовой базы, но и в прямом их уничтожении. Под основным прессом оказываются кильки, солоноватоводные сельдевые и кефали, чья икра и личинки развиваются в толще воды. Икра морского судака, атерины и бычков на грунте и растениях, возможно, избежит прямого выедания хищником, но при переходе к личиночному развитию они также станут уязвимы. К факторам, ограничивающим распространение гребневика на Каспии, относятся соленость (ниже 2 г/л) и температура воды (ниже +40С).

Если ситуация на Каспии будет развиваться так же, как в Азовском и Черном морях, то полная потеря рыбохозяйственного значения моря произойдет между 2012-2015 гг.; общий ущерб составит около 6 млрд. долларов в год. Есть основания считать, что в силу большой дифференцированности условий Каспия, значительных изменений солености, температуры вод и содержания питательных элементов по сезонам и акватории, воздействие мнемиопсиса будет не столь опустошительным, как в Черном море.

Спасением экономического значения моря возможно станет срочное вселение его естественного врага, хотя эта мера не в состоянии восстановить разрушенные экосистемы. Пока рассматривается только один претендент на эту роль - гребневик берое. Между тем имеются большие сомнения относительно эффективности берое в условиях Каспия, т.к. он более чувствителен к температуре и солености воды, чем мнемиопсис.

4. Перелов и браконьерство

Среди специалистов рыбохозяйственной отрасли широко распространено мнение, что в результате экономических неурядиц в прикаспийских государствах в 90-е годы запасы практически всех видов экономически ценных рыб (кроме осетровых) недоиспользовались. В то же время анализ возрастной структуры вылавливаемой рыбы показывает, что даже в это время имел место существенный перелов (по крайней мере, анчоусовидной кильки). Так, в уловах кильки 1974 г. более 70% составляли рыбы возрастом 4-8 лет. В 1997 г. доля этой возрастной группы снизилась до 2%, а основную массу составляли рыбы возрастом 2-3 года. Квоты на вылов продолжали расти вплоть до конца 2001 г. Общий допустимый улов (ОДУ) на 1997 г. был определен в 210-230 тыс. т, освоено - 178,2 тыс. т, разница была отнесена на счет «экономических трудностей». В 2000 г. ОДУ был определен в 272 тыс. т, освоено - 144,2 тыс. т. В последние 2 месяца 2000 г. уловы кильки упали в 4-5 раз, однако даже это не повлекло переоценки численности рыбы, и в 2001 г. ОДУ был повышен до 300 тыс. т. И даже после массовой гибели кильки КаспНИРХом прогноз улова на 2002 г. был снижен незначительно (в частности, российская квота была снижена с 150 до 107 тыс. т). Этот прогноз абсолютно нереалистичен и отражает только стремление продолжать эксплуатацию ресурса даже в явно катастрофической ситуации.

Это заставляет с осторожностью относиться к научным обоснованиям квот, выданным КаспНИРХом за прошедшие годы по всем видам рыб. Это говорит о необходимости передачи определения лимитов эксплуатации биоресурсов в руки природоохранных организаций.

В наибольшей степени просчеты отраслевой науки сказались на состоянии осетровых. Кризис был очевиден еще в 80-е гг. С 1983 по 1992 г. уловы каспийских осетровых снизились в 2,6 раза (с 23,5 до 8,9 тыс. т), а за следующие восемь лет - еще в 10 раз (до 0,9 тыс. т в 1999 г.).

Для популяций этой группы рыб налицо большое количество угнетающих факторов, среди которых наиболее существенными считаются три: изъятие природных нерестилищ, миопатия и браконьерство. Беспристрастный анализ показывает, что ни один из этих факторов не был до последнего времени критическим.

Последний фактор сокращения осетровых популяций требует особенно тщательного анализа. Оценки браконьерского вылова стремительно выросли на наших глазах: от 30-50% от официального вылова в 1997 г. до 4-5 крат (1998 г.) и 10-11-14-15 раз в течение 2000-2002 гг. В 2001 г. объем незаконной добычи КаспНИРХом был оценен в 12-14 тыс. т осетровых и 1,2 тыс. т икры; эти же цифры фигурируют в оценках СИТЕС, в заявлениях Госкомрыболовства РФ. Учитывая высокую цену на черную икру (от 800 до 5000 долларов за кг в странах Запада), через СМИ широко распространялись слухи об «икорной мафии», контролирующей якобы не только рыболовство, но и правоохранительные органы в прикаспийских регионах. Действительно, если объемы теневых операций составляют сотни миллионов - несколько миллиардов долларов, эти цифры сопоставимы с бюджетом таких стран, как Казахстан, Туркменистан и Азербайджан.

Трудно представить, что финансовые ведомства и силовые структуры этих стран, а также Российской Федерации не замечают таких потоков средств и товаров. Между тем статистика выявляемых правонарушений выглядит на несколько порядков скромнее. Например, по РФ ежегодно изымается порядка 300 т рыбы и 12 т икры. За все время после распада СССР были зафиксированы лишь единичные попытки незаконного вывоза черной икры за рубеж.

Кроме того, едва ли возможно незаметно переработать 12-14 тыс. т осетровых и 1,2 тыс. т икры. Для переработки таких же объемов в СССР в 80-е годы существовала целая индустрия, армия хозяйственников была задействована на поставках соли, посуды, упаковочных материалов и т.п.

Вопрос о морском лове осетров. Существует предубеждение, что именно запрет морского лова осетров в 1962 г. позволил восстановить популяции всех видов. На самом деле здесь смешивается два принципиально разных запрета. Реальную роль в сохранении осетровых сыграл запрет сейнерного и дрифтерного лова сельдей и частиковых, при котором происходило массовое уничтожение молоди осетров. Собственно запрет морского промысла едва ли сыграл значительную роль. С биологической точки зрения этот запрет никакого смысла не имеет, зато имеет большой коммерческий смысл. Вылов идущей на нерест рыбы технически прост и позволяет получать больше икры, чем где бы то ни было (10%). Запрет морского лова позволяет сосредоточить производство в устьях Волги и Урала и облегчает контроль над ним, включая манипулирование квотами.

Анализируя хронику борьбы с браконьерством на Каспии, можно выделить две важных даты. В январе 1993 г. было принято решение подключить к этой проблеме погранвойска, ОМОН и другие силовые структуры, что, однако, незначительно сказалось на объемах изымаемой рыбы. В 1994 г., когда действия этих структур были скоординированы на работу в дельте Волги (операция «Путина»), количество изымаемой рыбы возросло почти втрое.

Морской лов сложен, никогда не давал более 20% улова осетровых. В частности, у берегов Дагестана, который сейчас считается едва ли не главным поставщиком браконьерской продукции, в период разрешенного морского лова добывалось не более 10%. Вылов осетровых в устьях рек во много раз эффективнее, особенно при низкой популяции. К тому же в реках выбивается «элита» осетрового стада, тогда как в морях скапливается рыба с нарушенным хомингом.

Примечательно, что Иран, ведущий в основном морской промысел осетров, за последние годы не только не снизил, но и постепенно увеличивает вылов, став основным поставщиком икры на мировой рынок, несмотря на то, что южно-каспийское стадо должно быть истреблено браконьерами Туркменистана и Азербайджана. Для сохранения молоди осетровых Иран пошел даже на сокращение традиционного для этой страны лова кутума.

Очевидно, что морской лов не является определяющим фактором сокращения популяций осетровых. Основной ущерб рыбе наносится там, где сосредоточен ее основной вылов - в устьях Волги и Урала.

5. Зарегулирование речного стока. Изменение естественных биогеохимических циклов

Массированное гидростроительство на Волге (а затем на Куре и других реках) начиная с 30-х гг. XX века лишило осетровых Каспия большей части их естественных нерестилищ (для белуги - 100%). Для компенсации этого ущерба строились и строятся рыбоводные заводы. Количество выпускаемых (иногда только на бумаге) мальков служит одним из главных оснований для определения квот вылова ценной рыбы. Между тем ущерб от потерь продукции моря распределяется на все прикаспийские страны, а выгоды от гидроэнергетики и ирригации - только странам, на территории которых произошло регулирование стока. Такое положение не стимулирует прикаспийские страны к восстановлению естественных нерестилищ, к сохранению других естественных местообитаний - мест нагула, зимовки осетровых и т.п.

Рыбопропускные сооружения на плотинах страдают множеством технических недостатков, система подсчета идущей на нерест рыбы также далека от совершенства. Однако при самых лучших системах, скатывающая по реке молодь, не будет возвращаться в море, а будет образовывать искусственные популяции в загрязненных и бедных кормами водохранилищах. Именно плотины, а не загрязнение вод наряду с переловом послужили главной причиной сокращения осетрового стада. Примечательно, что после разрушения Каргалинского гидроузла осетр был замечен на нересте в свехзагрязненном верхнем течении Терека. Между тем строительство плотин повлекло за собой еще большие проблемы. Северный Каспий некогда был богатейшей частью моря. Сюда Волга приносила минеральный фосфор (около 80% от общего поступления), давая основную часть первичной биологической (фотосинтетической) продукции. Как следствие, 70% запасов осетровых формировалось в этой части моря. Теперь большая часть фосфатов потребляется в волжских водохранилищах, а в море фосфор попадает уже в виде живой и отмершей органики. В результате этого биологический цикл коренным образом изменился: укорачивание трофических цепочек, преобладание деструкционной части цикла и т.д. Зоны максимальной биопродуктивности сейчас - в зонах апвеллинга (это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности) вдоль Дагестанского побережья и на свалах глубин Южного Каспия. В эти районы сместились и основные места нагула ценной рыбы. Образовавшиеся «окна» в пищевых цепочках, разбалансированные экосистемы создают благоприятные условия для проникновения чужеродных видов (гребневик мнемиопсис и т.п.).

В Туркменистане деградация нерестилищ трансграничной реки Атрек обусловлена комплексом причин, включая снижение водности, зарегулирование стока на территории Исламской Республики Иран, заиливание русла. Нерест полупроходных рыб зависит от водности реки Атрек, что приводит к напряженному состоянию промысловых запасов атрекского стада каспийской воблы и сазана. Влияние зарегулирования Атрека на деградацию нерестилищ не обязательно выражается в недостатке объемов воды. Атрек - одна из самых мутных рек мира, поэтому в результате сезонного изъятия воды происходит быстрое заиливание русла. Урал остается единственной незарегулированной из крупных рек Каспийского бассейна. Однако состояние нерестилищ на этой реке также весьма неблагополучное. Главной проблемой на сегодняшний день является заиливание русла. Когда-то почвы в долине Урала были защищены лесами; позднее эти леса были вырублены, а пойма распахана почти до уреза воды. После того, как «в целях сохранения осетровых» на Урале было прекращено судоходство, прекратились работы по чистке фарватера, что сделало недоступными большую часть нерестилищ на этой реке.

6. Эвтрофикация

Эвтрофикация - это насыщение водоемов биогенными элементами, сопровождающиеся ростом биологической продуктивности водных бассейнов. Эвтрофикация может быть результатом как естественного старения водоема, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации - фосфор и азот. В некоторых случаях используется термин «гипертрофизация».

Высокий уровень загрязнения моря и впадающих в него рек уже давно вызывали опасения формирования бескислородных зон в Каспии, особенно для районов южнее Туркменского залива, хотя эта проблема не числилась в наиболее приоритетных. Однако последние надежные данные по этому вопросу относятся к началу 80-х гг. Между тем, существенное нарушение баланса синтеза и распада органического вещества в результате внедрения гребневика мнемиопсиса может привести к серьезным и даже катастрофическим изменениям. Поскольку мнемиопсис не несет угрозы фотосинтетической деятельности одноклеточных водорослей, но влияет на деструктивную часть цикла (зоопланктон - рыбы - бентос), отмирающее органическое вещество будет накапливаться, вызывая сероводородное заражение придонных слоев воды. Отравление оставшегося бентоса приведет к прогрессирующему разрастанию анаэробных участков. Можно уверенно прогнозировать формирование обширных бескислородных зон везде, где есть условия для длительной стратификации вод, особенно в местах смешения пресной и соленой воды, массовой продукции одноклеточных водорослей. Эти места совпадают с участками поступления фосфора - на свалах глубин Среднего и Южного Каспия (зоны апвеллинга) и на границе Северного и Среднего Каспия. Для Северного Каспия также отмечены участки с пониженным содержанием кислорода; проблема усугубляется наличием ледового покрова в зимние месяцы. Эта проблема еще более усугубит положение коммерчески ценных видов рыб (заморы; препятствия на путях миграции и др.).

Кроме того, трудно спрогнозировать, как в новых условиях будет эволюционировать таксономический состав фитопланктона. В ряде случаев при высоком поступлении питательных веществ не исключено формирование «красных приливов», примером чего могут служить процессы в бухте Соймонова (Туркменистан).

7. Опишите процесс, обеспечивающий постоянство газового состава воды

В воздухе всегда содержится водяной пар, как в газообразном, так и в жидком (вода) или твердом (лед) состоянии, в зависимости от температуры. Основным источником поступления пара в атмосферу является океан. Пар поступает в атмосферу также от растительного покрова Земли.

У поверхности моря воздух постоянно смешивается с водой: воздух поглощает влагу, которая уносится морскими ветрами, атмосферные газы проникают в воду и растворяются в ней. Морские ветры, доставляя все новые потоки воздуха к поверхности воды, облегчают проникновение атмосферного воздуха в воду океана.

Растворимость газов в воде зависит от трех факторов: температуры воды, парционального давления газов, входящих в состав атмосферного воздуха, и их химического состава. В холодной воде газы растворяются лучше, чем в теплой. С повышением температуры воды с поверхности моря выделяются растворенные газы в холодных областях, а в тропиках частично возвращают их в атмосферу. Конвективное перемешивание воды обеспечивает проникновение растворенных в воде газов по всей толще воды, вплоть до океанского дна.

Три газа, составляющих основную часть атмосферы, - азот, кислород и углекислый газ, в больших количествах присутствуют и в океанских водах.Главным источником насыщения океанских вод газами является атмосферный воздух.

8. Объясните понятие «обмен веществ и энергии»

Выделение энергии происходит в результате окисления сложных органических веществ, входящих в состав клеток, тканей и органов человека до образования более простых соединений. Расход этих питательных веществ организмом называется диссимиляцией. Образующиеся в процессе окисления простые вещества (вода, углекислый газ, аммиак, мочевина) выводятся из организма с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, через кожу. Процесс диссимиляции находится в прямой зависимости от расхода энергии на физический труд и теплообмен.

Восстановление и создание сложных органических веществ клеток, тканей, органов человека происходит за счет простых веществ переваренной пищи. Процесс накопления этих питательных веществ и энергии в организме называется ассимиляцией. Процесс ассимиляции, следовательно, зависит от состава пищи, обеспечивающей организм всеми питательными веществами.

Процессы диссимиляции и ассимиляции протекают одновременно, в тесном взаимодействии и имеют общее название -- процесс обмена веществ. Он складывается из обмена белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов и водного обмена.

Обмен веществ находится в прямой зависимости от расхода энергии (на труд, теплообмен и работу внутренних органов) и состава пищи.

Обмен веществ в организме человека регулируется центральной нервной системой непосредственно и через гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции. Так на белковый обмен влияет гормон щитовидной железы (тироксин), на углеводный -- гормон поджелудочной железы (инсулин), на жировой обмен -- гормоны щитовидной железы, гипофиза, надпочечников.

Суточный расход энергии человека. Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергетическим затратам и пластическим процессам, необходимо определить суточный расход энергии.

За единицу измерения энергии человека принято считать килокалорию. В течение суток человек тратит энергию на работу внутренних органов (сердца, пищеварительного аппарата, легких, печени, почек и т.д.), теплообмен и выполнение общественно полезной деятельности (работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых). Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, называется основным обменом. При температуре воздуха 20° С, полном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал в 1ч на 1 кг массы тела человека. Следовательно, основной обмен зависит от массы тела, а также от пола и возраста человека.

9. Перечислите типы экологических пирамид

Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

Схематически изображать эти соотношения предложил американский зоолог Чарльз Элтон в 1927 году.

При схематическом изображении каждый уровень показывают в виде прямоугольника, длина или площадь которого соответствует численным значениям звена пищевой цепи (пирамида Элтона), их массе или энергии. Расположенные в определенной последовательности прямоугольники создают различные по форме пирамиды.

Основанием пирамиды служит первый трофический уровень - уровень продуцентов, последующие этажи пирамиды образованы следующими уровнями пищевой цепи - консументами различных порядков. Высота всех блоков в пирамиде одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне.

Экологические пирамиды различают в зависимости от показателей, на основании которых строится пирамида. При этом для всех пирамид установлено основное правило, согласно которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем плотоядных, насекомых, чем птиц.

На основе правила экологической пирамиды можно определить или рассчитать количественные соотношения разных видов растений и животных в естественных и искусственно создаваемых экологических системах. Например, 1 кг массы морского зверя (тюленя, дельфина) нужно 10 кг съеденной рыбы, а этим 10 кг нужно уже 100 кг их корма - водных беспозвоночных, которым в свою очередь для образования такой массы необходимо съедать 1000 кг водорослей и бактерий. В данном случае экологическая пирамида будет устойчива.

Однако, как известно, из каждого правила бывают исключения, которые будут рассмотрены в каждом типе экологических пирамид.

Типы экологических пирамид

1. Пирамида чисел.

Рис. 1

Пирамиды чисел - на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.1).

Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. В данном случае пирамида будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху.

Однако подобная форма пирамиды чисел характерна не для всех экосистем. Иногда они могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами - насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых), поэтому пирамиды чисел наименее информативны и наименее показательны, т.е. численность организмов одного трофического уровня в значительной степени зависит от их размеров.

2. Пирамиды биомасс

Рис. 2

Пирамиды биомасс - характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади - г/м2, кг/га, т/км2 или на объем - г/м3 (рис.2)

Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д.

В данном случае (если организмы не слишком различаются по размерам) пирамида также будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху. Однако и из этого правила имеются существенные исключения. Например, в морях биомасса растительноядного зоопланктона существенно (иногда в 2-3 раза) больше биомассы фитопланктона, представленного преимущественно одноклеточными водорослями. Это объясняется тем, что водоросли очень быстро выедаются зоопланктоном, но от полного выедания их предохраняет очень высокая скорость деления их клеток.

В целом для наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием. В водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой (острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может создаться обратное положение.

Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем.

Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

Экосистемы и безопасность России. Современная концепция безопасности включает экологический риск. Продолжительность жизни людей нередко определяется состоянием природы больше, чем оборонной системой страны. Разрушение природы происходит на глазах одного поколения так же стремительно и неожиданно, как на огне убегает молоко. Природа от человека может «убежать» только один раз, и это вызвало пристальное внимание к живому окружению человека, разнообразию природы, и особенно биологическому. Человечество недавно начало осознавать, что оно так же смертно, как отдельный человек, и теперь стремится обеспечить неопределенно долгое существование поколений в эволюционирующей биосфере. Мир представляется человеку иным, чем раньше. Однако просто верить в природу недостаточно, необходимо знать ее законы и понимать, как им следовать.[ ...]

Экосистемам свойственна способность восстанавливаться после разрушения. В тех случаях, когда существует возможность проникновения на территорию, подвергшуюся разрушающему воздействию (обширный лесной пожар, оползень, обнаживший безжизненные горные породы, погребение больших площадей под вулканическим пеплом и т. п. , всех видов, способных существовать в данной климатической зоне, происходит процесс закономерной смены экосистем. Он начинается с наиболее простых экосистем, представленных исключительно «пионерными» видами-эврибионтами, проходит через промежуточные, закономерно сменяющие друг друга относительно устойчивые состояния, стадии, до заключительной, климаксной стадии. Комплекс видов этой стадии наиболее богат видами-стенобионтами и в принципе может существовать (если пренебречь непрерывностью эволюционного процесса) бесконечно долго. Такую закономерную смену экосистем называют сукцессией (от английского succession - последовательность). В природных условиях сукцессия занимает обычно несколько сотен, а иногда и тысяч лет.[ ...]

При разрушении ряда горных порюд, прежде всего апатитовых, накопивших громадные залежи фосфора в прошлые геологические эпохи, этот элемент попадает в наземные экосистемы или выщелачивается водами и в конечном итоге оказывается в океане. В обоих случаях он поступает в пищевые цепи.[ ...]

Любая экосистема, существующая в непосредственной близости к земной поверхности, представляет собой биогеоценоз. Биогеоценоз - это реально существующее природное явление, состоящее из биоценоза и экотипа (условий среды) и характеризующееся постоянным и непрерынным течением двух противоречивых процессов - построением органического вещества с консервацией солнечной энергии и разрушением органики с высвобождением энергии. В результате этих процессов совершается обмен веществом и энергией между отдельными составными частями биогеоценоза, между ними и окружающей средой, происходит перераспределение веществ и энергии в пространстве. Схема взаимосвязей компонентов биогеоценоза приведена на рис. 1.[ ...]

Темпы эволюции экосистемы резко меняются при крупномасштабных стрессах. Любой фактор, способный вывести экосистему из стабилизированного состояния, кладет начало более быстрым темпам эволюции. В качестве таких факторов могут выступать глобальные изменения климата, геологические процессы, массовая иммиграция при соединении материков и т. д. На фоне разрушенных прежних связей происходит лавиноподобное образование новых видов. Образуются новые крупные таксоны, т. е. эволюция приобретает характер макроэволюции. Естественно, этот процесс занимает миллионы лег. Подобные явления, которыми богата история Земли (меловой кризис и т. п.), называются экологическими кризисами. Примером экологического кризиса могут служить кардинальные изменения в биосфере, произошедшие в середине мелового периода, около 95-105 млн лет назад.[ ...]

По другому закону экосистема развивается так, чтобы максимально восстановить разрушенное. Иными словами, уменьшая вредные воздействия человека на природу, экосистема как бы старается вернуть в круговорот все вещества, производимые человеком. Например, спустя 2 года после уничтожения человеком леса на голом поле появляется степь, через 15...20 лет - кустарник, через 100 лет его вытесняет сосна, а через 150 лет - дуб.[ ...]

Наибольший вклад в разрушение биосферы вносят районы “старых” цивилизаций - Европа, Юго-Восточная и Южная Азия. Общая площадь разрушенных экосистем в Европе составляет 7 млн.кв.км, в Южной и Юго-Восточной Азии и того больше. В этих районах почти совсем не осталось естественных экосистем, число сохранившихся естественных экосистем измеряется единицами процентов. Исключение составляет Китай, где естественные экосистемы сохранились на 20% территории. Однако на эти 20% падают районы пустынь и высокогорий.[ ...]

Молодые, продуктивные экосистемы очень уязвимы из-за монотипного видового состава, так как в результате какой-то экологической катастрофы, например, засухи, ее уже не восстановить из-за разрушения генотипа. Но для жизни человечества они небходимы. Поэтому наша задача - сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.[ ...]

В наземных и почвенных экосистемах грибы вместе с бактериями являются редуцентами, питаясь мертвым органическим веществом и разлагая его. Метаболическая активность грибов очень высока, они способны к быстрому разрушению горных пород и высвобождению из них химических элементов, которые при этом включаются в биогеохимические циклы углерода, азота и других компонентов почвы и воздуха.[ ...]

ДЕСТРУКЦИЯ [лат. destructio) - разрушение, нарушение нормальной структуры чего-либо (экосистемы, почвы, растения и т. д.).[ ...]

Таким образом, в процессе разрушения судаком популяций аборигенов в изолированной экосистеме оз. Балхаш, можно выделить три наиболее важных этапа: первый - резкое снижение плотности их популяций, второй - нарушение нормальной воспроизводительной способности, третий - разрыв ареала и изоляция отдельных локальных стад.[ ...]

В августе 1999 г. в результате разрушения дождевым паводком плотины Няшевский Прудок прекратил существование.[ ...]

Как известно, естественные экосистемы имеют все необходимое для поддержания равновесия и будут его поддерживать так долго, как долго сохранятся установившиеся связи и потоки веществ, энергии и информации. Потеря биоразнообразия, загрязнение воздуха, воды и почвы, разрушение почвенного покрова - все это уменьшает способность нормально функционировать и потому представляет угрозу для существования равновесия в системах. Не известно, как долго можно продвигаться по нарушенной системе, но ясно, что не бесконечно.[ ...]

Самоочищение - естественное разрушение загрязнителя в среде в результате процессов, происходящих в экосистеме.[ ...]

Помимо оценки степени нарушенное™ экосистемы большое значение имеет оценка площади ее пораженное™. Если площадь изменения невелика, то при равной глубине воздействия малая по площади нарушенная система быстрее восстановится, чем обширная. Если площадь нарушения более предельно допустимых размеров, то разрушение среды практически необратимо и относится к уровню катастрофы. Например, выгорание лесов на площади в десятки и сотни гектар практически обратимо, и леса восстанавливаются - это не катастрофа. Однако если площадь выгорания лесов или какой-либо формы техногенного разрушения растительного покрова достигает площади десятков и сотен тысяч гектар, изменения практически необратимы и происшествие квалифицируется как катастрофа. Таким образом, размер катастрофического экологического нарушения достаточно велик и превышает, по В.В. Виноградову, площадь 10 000-100 000 га в зависимости от типа растительности и геолога-географических условий.[ ...]

Ландшафтное загрязнение приводит к разрушению местообитания организмов и нарушению регенерационной способности природных ландшафтов. В результате экосистемы деградируют, разрушаются. Может нарушиться состояние природной среды, при котором обеспечиваются саморегуляция и воспроизводство основных компонентов биосферы (воды, воздуха, почвенного покрова, животного и растительного мира) и здоровые условия жизни человека (экологическое равновесие).[ ...]

По мере развития разум проникает в обменные процессы в экосистеме и преобразует их. При этом меняется характер обмена, он становится обусловленным, заданным, умышленным. Руководствуясь мировоззрением, человек действует целенаправленно. В результате человеческой деятельности естественные экосистемы трансформируются в социоприродные экосистемы, состоящие из неживой природы, живой природы и не природы - культуры. Человек использует законы и свойства природы против нее же самой, задавая природным процессам те направление, форму и темпы протекания, которые требуются ему. На основе познанных законов природы человек устанавливает свое господство над ней и обеспечивает его с помощью труда. Но труд - это не только великое благо для человека, освободившее его от рабской зависимости от природы. Труд как мощное средство воздействия на природные процессы таит в себе и другую сторону. Из фактора созидательного он при определенных условиях может превратиться в свою противоположность - разрушительный фактор, особенно в части разрушения ОС.[ ...]

МЕТАН (М.) - газ (СН4), образующийся при анаэробном процессе разрушения органических веществ, в частности целлюлозы (метановое брожение). М. - важное звено в круговороте углерода. Основная масса М. образуется в переувлажненных наземных экосистемах (поэтому М. называют болотным газом). М. - главная составная часть природного горючего (до 99%) и рудничного газов. Накопление М. в угольных шахтах приводит при его возгорании к авариям.[ ...]

Существенным и потенциально опасным воздействием на морские экосистемы является захоронение отходов в морских глубинах. В настоящее время на дне морей находится затопленное в разное время химическое оружие (боеприпасы). Несмотря на то что оно находится в металлических контейнерах, реально существует опасность разрушения металла морской водой и разгерметизация емкостей. Некоторые страны, например США, планируют затопить в Атлантике на больших глубинах в течение 30 лет более 100 старых атомных подводных- лодок, в каждой из которых Остаток радиоактивных материалов оценивается в 2,3 1015 Бк. В Швеции существует проект хранилища радиоактивных отходов под морским дном на глубине 50 м ниже его уровня.[ ...]

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НАРУШЕНИЕ - 1. Отклонение от обычного состояния (нормы) экосистемы любого иерархического уровня организации (от биогеоценоза до биосферы). Э. н. может произойти в одном из экологических компонентов или в экосистеме в целом, быть причинно внешним для рассматриваемой экосистемы или внутренним для нее, иметь антропогенный или естественный характер, быть локальным, региональным или глобальным. Подразумевается, что если Э. н. недостаточно для того, чтобы привести к необратимому разрушению экосистемы, то последняя способна самовосстановиться до относительно прежнего состояния.[ ...]

Рассмотрим пример восстановительной сукцессии (демутации) на площади, на которой в процессе лесозаготовок была уничтожена экосистема хвойного (елового) леса. В процессе рубки практически полностью разрушен фитоценоз и зооценоз, но такой элемент экотопа как почва в значительной мере сохраняет свойства, которые были ей присущи до рубки. Что касается кдиматопа, то он радикально меняется прежде всего в части, касающейся освещенности, прогреваемости, альбедо, ветрового режима. После рубки на освобожденной от леса площади появятся светолюбивые и быстрорастущие травянистые растения и лиственные древесные породы. По прошествии некоторого времени (10-20 лет) разросшиеся лиственные постепенно начнут угнетать травянистые растения, и появится возможность для укоренения и прорастания всходов хвойных. Далее по прошествии десятилетий лиственные постепенно уступят свое место хвойным (рис. 2.21). В дальнейшем может начаться процесс распада популяции хвойной породы и ее замена популяциями лиственных пород (осины, березы, ивы й др.).[ ...]

ЭКОЛЙГИЯ ПРИКЛАДНАЯ -разработка норм использования природных ресурсов и среды жнзни, допустимых нагрузок иа них, форм управления экосистемами различного иерархического уровня, способов «экологизации» хозяйства. В более общей трактовке - изучение механизмов разрушения биосферы человеком и способов предотвращения этого процесса, разработка принципов рационального использования природных ресурсов без деградации среды жизни.[ ...]

Экологически допустимая нагрузка - хозяйственная деятельность человека, в результате которой не превышается порог устойчивости экосистемы (предельной хозяйственной емкости экосистемы). Превышение этого порога ведет к нарушению устойчивости и разрушению экосистемы. Это не означает, что на любой данной территории этот порог не может превышаться. Только когда сумма всех экологически допустимых нагрузок на Земле превысит предел «хозяйственной емкости» биосферы, наступит опасная ситуация (экологический кризис), которая приведет к деградации всей биосферы, изменению окружающей среды с тяжелыми последствиями для здоровья человека и устойчивости его хозяйства.[ ...]

В процессе круговорота вещества происходит непрерывный синтез из простых неорганических соединений живого органического вещества и одновременное разрушение последнего в простейшие неорганические соединения. Эти два параллельно протекающие процесса обеспечивают обмен веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы и поддерживают постоянство ресурсов питательных веществ в окружающей среде при практическом отсутствии поступления их из внешней среды. Именно замкнутый круговорот вещества является основным стержнем механизма биологической регуляции качества окружающей среды.[ ...]

В работе допустимой мерой отклонений от нормального состояния экосистемы считаются такие отклонения, которые со временем могут быть ликвидированы самой системой. Достижение критических значений состояния ведет к разрушению или подавлению данной системы.[ ...]

Разнообразие биологических видов - необходимое условие устойчивости циклов синтеза, трансформации и деструкции органического вещества биосферы. В природных экосистемах с высокой точностью биота поддерживает баланс между продукцией и деструкцией органики. Важнейшую роль биота играет в разрушении горных пород и почвообразовании. Кроме того, биота осуществляет эффективное управление гидрологическим режимом, составом почвы, атмосферы, воды. Установлено, что биота сохраняет в полной мере эту способность, если человечество использует не более 1% чистой первичной продукции биоты. Остальная часть продукции должна идти на поддержание жизнедеятельности видов, стабилизирующих среду [Горшков В.Г., 1980, 1995].[ ...]

Однако за 10-20 лет использования этой территории бобры выедают растения, служащие им кормовой базой (в первую очередь - ольху) и меняют место жительства. Происходит достаточно быстрое разрушение «гидромелиорированной» экосистемы и восстановление прежней. Этот цикл продолжается примерно 100 лет.[ ...]

Э. имеет тенденцию возрастать: под воздействием воды и ветра разрушаются кристаллы, потоки воды переносят вещества с более высоких точек поверхности на более низкие. Э. повышается при разрушении органических веществ до неорганических соединений. Живые организмы, напротив, увеличивают свою упорядоченность, при этом Э. снижается: из простых веществ формируются сложные, из одной оплодотворенной клетки - зиготы - вырастает сложный многоклеточный организм, особи образуют популяции, популяции объединяются в экосистемы и т. д. Повышение упорядоченности и снижение Э. требуют постоянного поступления энергии (см. Энергия в экосистеме).[ ...]

Коннел и Сле тир (1577г.), суммировав различные точки зрения, предложили три механизма сукцессий. Условием любой -укцессии -первично?» или вторичной- является какое-то разрушение существовавшей экосистемы и (или) появление свободных мест, которые могу, быть заселены организмами.[ ...]

Антропогенное воздействие на природу нарушает приобретенную в процессе эволюции замечательную способность природы к саморегулированию. Видимые искусственные изменения в природную среду часто приводят к коренным изменениям связей в экосистемах и прогрессирующему разрушению биосферы.[ ...]

Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха - виновников иодкисления атмосферной влаги - Б02 и 1ЧОх составляют ежегодно более 255 млн т (1994 г.). На огромной территории природная среда закис ляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса - вот печальные последствия индустриализации планеты» (X. Френч, 1992).[ ...]

Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, зависящая от его физических особенностей и способности к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка ПДН. Но поскольку использование воды связано с изъятием ее из водоема (или водотока) и угрозой истощения этого объекта, разрушением экосистемы, а также с использованием для купания, рыбной ловли, отдыха на воде, то ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду загрязняющих веществ оказывается недостаточным. Поэтому в настоящее время стоит проблема разработки нормативов предельно допустимой экологической нагрузки на водные экосистемы ПДЭН.[ ...]

В.Ф. Левченко и Я.И. Старобогатова (1990), по которому классический сукцессионный процесс, при котором видовые популяции организмов и типы функциональных связей между ними закономерно, периодически и обратимо сменяют друг друга. Такой суб-циклический процесс может продолжаться неопределенно долго, если внешние по отношению к экосистеме условия сохраняются, а среда обладает свойством к самовосстановлению. К этому процессу относятся сезонные изменения экосистемы реки. Периоды разрушения и восстановления среды в этом случае одинаковы. На макроуровне существует устойчивость системы, а в более мелком временном и пространственном масштабах - цикличность и изменчивость.[ ...]

В экологии человека под экологическим нарушением понимается любое временное или постоянное отклонение от благоприятных для человека условий среды жизни. При предельно допустимом экологическом нарушении допускается такая интенсивность экологического нарушения, которая является недостаточной для того, чтобы привести к необратимому разрушению экосистемы, а экосистема способна самовосстанавливаться до относительно прежнего состояния.[ ...]

Важными являются проведенные оценки возможного воздействия на промежуточных и критических уровнях не только на экосистему в районах непосредственного воздействия, но и на всю биосферу в целом (например, для восстановления или замены выбывших элементов биосферы потребуется расходование части резервов экосистем соседних с поврежденным районов); зоны с поврежденной или разрушенной экосистемой могут постепенно отрицательно воздействовать на экосистемы соседних участков (примером такого воздействия является наступление пустынь, вторичное загрязнение, причиной которого является загрязнение на соседних участках и т. п.).[ ...]

Простейшие выполняют различные функции в процессе очистки. Они регулируют количество бактерий в активном иле, биопленке, поддерживая его на оптимальном уровне. К концу биологической очистки количество бактерий в очищенной воде уменьшается настолько, что очищенные сточные воды можно спускать в водоем, не подвергая их различной дополнительной обработке . Простейшие способствуют осаждению ила, поглощая взвешенные вещества, создают подвижное равновесие экосистемы активного ила, осветляют очищенную сточную воду, рыхлят биопленку, способствуя ее отторжению . В силу отсутствия многих ферментных систем простейшие не принимают непосредственного участия в разрушении загрязнений сточных вод. Но, поглощая большое количество бактерий, они освобождают значительное количество «дополнительных» бактериальных экзоферментов. За счет освобожденных бактериальных экзоферментов простейшие участвуют в процессах окисления некоторых токсичных веществ, превращая их в нетоксичные .[ ...]

Вместе с промышленными и бытовыми сточными водами техногенные соединения фосфора могут поступать в почвы и почвенно-грун-товые воды. Особенности миграции и аккумуляции фосфора в биосфере заключаются в практически полном отсутствии газообразных соединений в биокруговороте, тогда как обязательными элементами биокруговорота углерода, азота, серы являются газообразные соединения. Круговорот фосфора представляется простым, незамкнутым циклом. Фосфор присутствует в наземных экосистемах в качестве важнейшей части цитоплазмы; затем органические соединения фосфора минерализуются в фосфаты, которые вновь потребляют корни растений. В процессе разрушения горных пород соединения фосфора поступают в наземные экосистемы; значительная часть фосфатов вовлекается в круговорот воды, выщелачивается и поступает в воды морей, океанов. Здесь соединения фосфора включаются в пищевые цепи морских экосистем.[ ...]

Задача сохранения биоразнообразия в городе - это задача сохранения природных сообществ, которые формируют среду обитания и делают ее благоприятной для человека: регенерируют воздух и воду, смягчают микроклимат, обеспечивают психологический комфорт и пр. Вместе с тем в полной мере решение этой задачи невозможно, так как не все виды организмов способны адаптироваться к городской среде. Действительно, в настоящее время налицо такие разрушительные для города процессы, как биохимическая коррозия сооружений, выветривание стен и фундаментов зданий, образование оползней и плывунов, карстовые явления. И все же исследования последних лет выявили динамику и механизмы приспособления многих обитателей города к новым условиям и позволили сформулировать некоторые принципы планирования развития городов с учетом экологических факторов.[ ...]

Следует упомянуть о крупномасштабной экологической катастрофе в Баренцевом море в 1987-1988 гг. Здесь в 1967-1975 гг. неумеренным промыслом были подорваны ресурсы сельди и трески. Из-за их отсутствия рыболовный флот переключился на вылов мойвы, чем полностью была подорвана кормовая база не только трески, но и тюленей, и морских птиц. На морских базарах по берегам Баренцева моря несколько лет назад погибла от голода большая часть вылупившихся птенцов кайр и чаек. Голодные гренландские тюлени десятками тысяч стали запутываться в сетях у побережья Норвегии, куда они устремились из традиционных мест обитания в Баренцевом море в отчаянных попытках спастись от голода. Сейчас море пусто: уловы сократились в десятки раз, а восстановление разрушенной экосистемы в ближайшее десятилетие невозможно.[ ...]

Природным аначогом вещества поликомпонентного состава, включающим разные группы легких органических соединений, тяжелые углеводороды, сопутствующие природные газы, сероводород и сернистые соединения, высокоминерализованные воды с преобладанием хлоридов кальция и натрия, тяжелые металлы, включая ртуть, никель, ванадий, кобальт, свинец, медь, молибден, мышьяк, уран и др., является нефть [Пиков-ский, 1988]. Особенности действия отдельных фракций нефти и общие закономерности трансформации почв изучены достаточно полно [Солнцева,. 1988]. Наиболее токсичны по санитарно-гигиеническим показателям вещества, входящие в состав легкой фракции. В то же время, вследствие летучести и высокой растворимости их действие обычно не бывает долговременным. На поверхности почвы эта фракция в первую очередь подвергается физико-химическим процессам разложения, входящие в ее состав углеводороды наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами, но долго сохраняются в нижних частях почвенного профиля в анаэробной обстановке [Пиковский, 1988]. Токсичность более высокомолекулярных органических соединений выражена значительно слабее, но интенсивность их разрушения значительно ниже. Вредное экологическое влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не в химической токсичности, а в значительном изменении водно-физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые компоненты и циклические соединения сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается поровое пространство почв. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их метаболизма идет очень медленно, иногда десятки дет. Подобное действие тяжелой фракции нефти наблюдается на территории Ишимбайского нефтеперерабатывающего завода. Состав органических фракций выбросов других предприятий представлен в подавляющем большинстве легколетучими соединениями.

Основные причины разрушения экосистем и истощения ресурсов следующие:

– В отличие от природы, где образование и потребление пищевых ресурсов происходят по безотходному, почти замкнутому циклу, при производстве продуктов и товаров человеком образуются отходы. Для удовлетворения всех своих нужд человеку в год требуется около 20 т природного сырья, 90-95% которого поступает в отходы. Когда-то природные системы перерабатывали отходы человеческой деятельности, как бы защищая себя от их вредного воздействия. В современных условиях возможности биосферы к самоочищению и саморегуляции почти исчерпаны.

– Емкость природной среды, т.е. максимальная численность популяции определенного вида, которую в течение длительного времени экосистема может выдержать и не деградировать, не позволяет переработать все отходы деятельности человека, накопление которых создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды и деградации естественных экосистем.

– Запасы полезных ископаемых ограничены физико-химическими условиями и размерами нашей планеты, что приводит к их постепенному истощению.

– Результаты разрушительной деятельности людей часто имеют долговременные последствия, которые не прослеживаются одним поколением. Кроме того, воздействие на природу в одном регионе может сказываться в отдаленных от этого региона местах.

По мере роста города затраты на обеспечение его функций возрастают, а качество жизни снижается. Оптимальная емкость среды, очевидно, соответствует городам умеренных размеров, с населением около 100 тысяч человек.

Индустриально-городская система сильно зависит также от емкости среды на входе и выходе, т.е. размеров сельского окружения. Чем больше город, тем больше он нуждается в пригородных пространствах. Часто именно качество жизни, а не недостаток энергии и других удобств становится фактором, лимитирующим развитие города. Некоторые ученые полагают, что поддерживающая емкость Земли уже превышена.

Вопросы текущего контроля

1. Определение экосистемы.

2. Опишите состав экосистемы.

3. Абиотический компонент – это…

4. Биотический компонент – это…

5. Из каких функциональных групп состоят биотические компоненты?

6. Энергию чего используют фотоавтотрофы?

7. Какую энергию используют хемоавтотрофы?

8. Какой процесс осуществляют консументы, или гетеротрофные организмы?

9. Чем питаются фаготрофы и сапротрофы?

10. В чем заключается роль редуцентов в круговороте веществ?

11. Чем обеспечивается функционирование экосистемы?

12. Взаимодействие каких процессов является наиболее важной функцией любых экосистем?

13. Чем обеспечивается саморегуляция систем?

14. дайте определение следующим понятиям: Гомеостаз, Резистентная устойчивость, Упругая устойчивость, Фотосинтез, Метаболизм, Аэробное дыхание, Бескислородное дыхание.

15. Экологическая сукцессия – это…

16. Чем характеризуется автотрофная сукцессия?

17. Чем характеризуется гетеротрофная сукцессия?

18. Эволюция экосистем – это…

19. Биом – это…

20. Перечислите кратко основные причины разрушения экосистем и истощения ресурсов.

Лекция №4 .

1.Экологические факторы.

2.Абиотические факторы.

3.Биотические факторы.

4.Антропогенные факторы.

Естественные экосистемы - это системы сообществ организмов, тесно связанных между собой. Сами сообщества могут занимать очень небольшие участки (десятки квадратных метров), но их наборы - экосистемы - охватывают большие участки территории. Все естественные экосистемы Земли образуют глобальную экосистему - .

Связи между видами внутри сообщества формировались на протяжении всей эволюции. Каждому виду отведены своя ниша, свой участок «работы» и поток пищи (энергии). Сообщество представляет собой организм, однако в экосистеме составляющие виды сообщества могут находиться в конкурирующих отношениях за выживание. Участок, занимаемый каждым отдельным деревом в лесной экосистеме, - это целое сообщество организмов, а размеры сообщества определяются проекцией кроны дерева на поверхность земли. В него входят подлесок с кустами и травой и все почвенные организмы. Растительная часть - это «кухня», где для всех остальных организмов с помощью фотосинтеза готовится еда. Все, что растения приготовят за год, называют валовой, или полной биологической продукцией. Часть ее затрачивается на себя - для роста и дыхания, а все оставшееся - чистая первичная биологическая продукция - достается почвенным микроорганизмам, грибам и насекомым. Чистая первичная биологическая продукция - это то, что дерево в течение года сбрасывает с себя - листья (или иголки), сухие ветки, плоды, что выработано деревом из углекислого газа атмосферы и воды и съедается в основном почвенными организмами. В результате вновь образуются углекислый газ и вода, которые возвращаются в окружающую среду. В атмосфере количество углекислого газа невелико, и его возврат поддерживает содержание газа на постоянном уровне. В каждом сообществе растениями потребляется газа и воды столько, сколько возвращается обратно в окружающую среду. Так осуществляют круговорот все экосистемы и глобальная экосистема - биосфера.

Жизнь - это непрерывный круговорот веществ-биогенов, а потому их концентрация в окружающей среде должна быть стабильна. Когда в окружающей среде изменяется концентрация биогенов, то каждое сообщество размыкает круговорот веществ, чтобы восстановить равновесие. Таким образом, биота (совокупность всех естественных организмов) контролирует, регулирует и стабилизирует окружающую среду. Можно сказать, что окружающая среда сформирована в большей степени биотой, чем геофизическими силами.

Геологам давно известно, что отчасти земная кора создана в основном биотой или при ее активном участии. Это подтверждается тем, что в верхних слоях земной коры присутствует распыленное органическое вещество. Считается, что знаменитые железорудные месторождения Курской магнитной аномалии возникли в результате деятельности бактерий в древнем океане. Они переводили растворимые соединения железа, поступающие в океан из недр земли, в нерастворимые формы, которые осаждались, в результате чего образовывались огромные залежи . Толщи известняков, фосфоритов и других горных пород, не говоря уже об угле и нефти, - все это результат деятельности биоты. Признано, что современная кислородная тоже создана биотой. В сохраняется постоянное соотношение между важнейшими биогенами - углеродом, азотом, фосфором и кислородом, равное отношению этих веществ при создании органики. Это соотношение свидетельствует о том, что концентрация биогенов в океане сформирована и поддерживается биотой. В некоторых районах Мирового океана есть сероводородные зоны, в частности в . В таких зонах тонкая донная пленка так называемых сульфаторедуцирующих бактерий (толщиной всего 5 см) поддерживает концентрацию сероводорода в слое воды более километра и ограничивает жизнь других морских организмов верхним слоем воды толщиной в несколько сотен метров.

Хорошо всем известное выветривание (распад) горных пород, в котором, как считалось раньше, главную роль играют изменения температуры, таяние и замерзание воды, на самом деле происходит в основном благодаря деятельности микроорганизмов. Это вполне согласуется со словами академика В. И. , что «мы не имеем на Земле более могучего дробителя материи, чем живое существо».

Чтобы вспахать поле, построить дом, провести дорогу, канал или линию электропередачи, приходится разрушать или полностью уничтожать часть какой-нибудь естественной экосистемы. Человек считал и продолжает считать, что такая деятельность естественна, поскольку силы природы кажутся ему неисчерпаемыми. Должно было пройти очень много времени, прежде чем человек смог осознать, что такая деятельность ведет к экологической катастрофе. Только в XX в., когда появились первые искусственные спутники Земли и орбитальные станции, изучающие ресурсы Земли, человек, наконец, воочию смог увидеть содеянное им. Спутниковые данные в конце XX в. позволили установить размеры разрушенных человеком естественных экосистем. Ярким примером преобразовательной деятельности человека могут служить заглубленные ландшафты, вырубленные леса, расширяющиеся пустыни.

Полученные данные позволили построить карту территорий с нарушенными естественными экосистемами. Оказалось, что если не принимать в расчет участки суши, покрытые льдом ( , и др.), и оголенные скалы, то 63% поверхности суши Земли представляют собой разрушенные естественные экосистемы, причем 2/3 из них были уничтожены в XX в. В первую очередь разрушению подверглись лесные экосистемы. Особенно быстрыми темпами идет уничтожение тропических лесов, в частности такого крупнейшего массива, как леса в бассейне . И хотя во многих странах существует законодательство о защите лесов, но в действительности из 10 га вырубленного леса в мире восстанавливается только 1 га.

Территории на суше с полностью или частично разрушенными естественными экосистемами можно наблюдать повсюду, но есть несколько крупных районов, где они разрушены на огромных пространствах. Это, прежде всего, очаги древнего земледелия. Практически вся , за исключением северной части России, представляет собой сплошной массив разрушенных экосистем. Хотя 30% территории Европы сейчас покрыты лесами, но на самом деле это или насаженные человеком леса для промышленной добычи древесины, или вторичные леса, в которых еще не восстановились функции регулирования и стабилизации окружающей среды. Хорошо всем известные в средней полосе России березовые леса служат примером такого вторичного леса. Они свидетельствуют о том, что на этом месте когда-то были вырублены девственные леса и сейчас идет процесс их самовосстановления. В некоторых европейских странах кое-где чудом сохранились девственные леса ( , Прибалтика, Белоруссия, Исландия), но они представляют собой небольшие участки, в сумме составляющие не более 4% площади Европы., южной части и северной части . В этом обширном районе сохранилось только 5% территории с ненарушенными экосистемами.

Таким образом, в Северном полушарии возникли три обширных региона, в которых в результате интенсивной хозяйственной деятельности человека полностью изменен механизм естественной регуляции и стабилизации окружающей среды.

Когда разрушают естественные экосистемы, происходит выделение не только углерода в виде углекислого газа, но и других биогенов - азота и фосфора. Азот выделяется в виде газов и растворимых веществ, а фосфор - в виде растворимых веществ и остатков организмов. В результате в воды суши и океана устремился поток биогенов, которые вместе с промышленными сбросами азота и фосфора давно превысили их естественный поток. Окружающая среда потеряла устойчивость, а биота уже не в состоянии ее обеспечивать.