Антропогенное воздействие на биотосферу

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОТИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА

Нормальное состояние и функционирование биосферы, а следовательно, и стабильность окружающей природной среды невозможны без обеспечения благоприятной среды обитания для всех биотических сообществ во всем их многообразии. Утрата же биоразнообразия ставит под угрозу не только благополучие человека, но и само его существование. Антропогенные воздействия на главнейшие компоненты биотических сообществ рассмотрим в следующем порядке: растительный мир (леса и другие сообщества), животный мир.

Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества

Значение леса в природе и жизни человека Леса — важная составная часть окружающей природной среды. Как экологическая система лес выполняет различные функции и одновременно является незаменимым природным ресурсом (рис. 1). Россия богата лесом: более 1,2 млрд га, или 75% от площади земельных угодий, занимают леса. Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т. е. сохранность генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов. Влияние лесов на окружающую природную среду исключительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса: -

— являются основным поставщиком кислорода на планете;

— непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют баланс воды;

— снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков;

— смягчая климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур;

— поглощают и преобразовывают часть атмосферных химических загрязнений;

— защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов;

— создают нормальные санитарно-гигиенические условия, благотворно влияют на психику человека, имеют огромное рекреационное значение.

По своему значению, местоположению и выполняемым функциям все леса подразделяют на три группы: первая группа

— леса, выполняющие защитные экологические функции (водоохранные, полезащитные, санитарно-гигиенические, рекреационные). Эти леса строго охраняются, особенно лесопарки, городские леса, особо ценные лесные массивы, национальные природные парки. В лесах этой группы допускаются только рубки ухода за лесом и санитарные рубки деревьев; вторая группа

— леса, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. Распространены они в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей. Сырьевые ресурсы лесов этой группы недостаточны, поэтому, чтобы сохранить их защитные и эксплуатационные функции, требуется строгий режим лесопользования; третья группа

— эксплуатационные леса. Распространены они в многолесных районах и являются основным поставщиком древесины. Заготовка древесины должна осуществляться без изменения естественных биотопов и нарушения естественного экологического равновесия.

Воздействие человека на леса

Воздействие человека на леса и вообще на весь растительный мир может быть прямым и косвенным. К прямому воздействию относятся: 1) сплошная вырубка лесов; 2) лесные пожары и выжигание растительности; 3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вблизи карьеров, промышленных комплексов); 4) усиливающийся пресс туризма. Косвенное воздействие — это изменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, применения пестицидов и минеральных удобрений. Определенное значение имеет также проникновение в растительные сообщества чуждых видов растений (интродуцентов).

Экологические последствия воздействия человека на растительный мир

Масштабное антропогенное воздействие на биотические сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно-биосферном, так и на популяционно-видовом уровнях. На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т. д. Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических — этих, своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию. Еще одно негативное экологическое последствие сведения лесов — изменение альбедо земной поверхности.

Альбедо (лат. albedo — белизна) — это величина, характеризующая способность поверхности отражать падающие на нее лучи. Альбедо земной поверхности — один из важных факторов, определяющих климат как в целом в мире, так и отдельных его регионов. Установлено, что серьезные изменения климата на планете могут быть вызваны изменением альбедо поверхности Земли всего лишь на несколько процентов. В настоящее время с помощью космических снимков обнаружено крупномасштабное изменение альбедо (так же как и теплового баланса) всей поверхности Земли. Ученые полагают, что это вызвано, прежде всего, уничтожением лесной растительности и развитием антропогенного опустынивания на значительной части нашей планеты.

Антропогенные воздействия на животный мир

Значение животного мира в биосфере Животный мир — это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определенную территорию или среду и находящихся в состоянии естественной свободы. Главнейшая экологическая функция животных — участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом. Необходимо сознавать, что животный мир — не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны. Воздействие человека на животных и причины их вымирания В связи с постоянным истреблением животных человеком, мы наблюдаем упрощение как отдельных экосистем, так и биосферы в целом. Пока нет ответа на главный вопрос: каков возможный предел этого упрощения, за которым неизбежно должно последовать разрушение «систем жизнеобеспечения» биосферы. Главные причины утраты биологического разнообразия, сокращения численности и вымирания животных следующие:

— нарушение среды обитания;

— чрезмерное добывание, промысел в запрещенных зонах;

— интродукция (акклиматизация) чуждых видов;

— прямое уничтожение с целью защиты продукции;

— случайное (непреднамеренное) уничтожение;

— загрязнение среды.

Нарушение среды обитания вследствие вырубки лесов, распашки степей и залежных земель, осушения болот, зарегулирования стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании.

Влияние городов.урбанизация

Загрязнение сред жизни в антропоценозах. Экологические аспекты урбанизации в Центральном Черноземье.

Роль человека в природе неоднозначна. С одной стороны человек оказывает положительное воздействие. Это введение в культуру многих дикорастущих растений и защита их от исчезновения, новых сортов растений и пород животных, создание искусственных биогеоценозов, переселение животных и растений, выведение штаммов полезных микроорганизмов, развитие прудового хозяйства, сохранение редких видов животных и растений и др. С другой стороны человек грубо вмешивается в природу. Не желая считаться с законами природы, человек смещает химическое равновесие в сторону, противоположную фотосинтезу. Это массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох (топливо), накопление углекислого газа в земной атмосфере, разрушение озонового экрана, рассеивание энергии Земли в виде теплового загрязнения, разрушение и разрыв биогеохимических циклов (круговоротов веществ), обеднение почв вследствие регулярного сбора урожая, создание веществ, никогда не существовавших в природе (в том числе чистых металлов), химизация сельского хозяйства, овладение ядерных энергий и развитие ядерных технологий, создание радиоактивных изотопов, освоение космоса, развитие космонавтики.

В последние десятилетия, когда масштабы причиняемого ущерба природным системам стали более очевидными, особый интерес ученых и специалистов, работающих в разных областях научного знания, стало привлекать изучение закономерностей развития и функционирования городов, так как именно в них сконцентрирована преобладающая часть предприятий промышленности, потребляющих природные ресурсы и выделяющие разнообразного рода отходы.

Город не сразу стал доминирующей формой поселения. Долгие столетия городской уклад жизни был скорее исключением, чем правилом вследствие распространения таких форм производства, как натуральное хозяйство и индивидуальный труд. Промышленная революция в Европе в конце ХVIII-первой половине XIX в. способствовала неуклонному увеличению городского населения. В середине 70-х прошедшего столетия ЮНЕСКО провозгласила проблему росту городов одной из глобальных проблем рубежа XX-XXI веков.

Урбанизация (от лат. urbanus – городской) – процесс увеличения численности городского населения или проявление городского образа жизни в сельской местности. Термин «урбанизация» появился впервые в 1867 в Испании.

Процесс урбанизации в Центральном Черноземье наиболее активно начался в XX столетии. Развитию промышленности и сельского хозяйства в регионе способствовало удобное географическое положение, наличие крупных месторождений полезных ископаемых – железной руды, огнеупорных глин, фосфоритов, строительных материалов и благоприятные почвенно-климатические условия. Города Центрального Черноземья представлены в таблице 3.

Экологические аспекты урбанизации различных городов имеют общие закономерности, которые выражаются в создании специфической городской среды, обладающей как положительными, так и негативными свойствами. Экологию человека в условиях города изучает урбаэкология.

С одной стороны, концентрация людей в городах является проявлением имеющегося у всех организмов эффекта группы, который, как известно, способству-ет их выживанию. Экономические и социальные преимущества городских форм расселения неоспоримы. Они обладают значительным потенциалом хозяйственного развития, их жители имеют более широкие по сравнению с другими формами поселений возможности образования, выбора профессии и приобщения к культурным ценностям, имеют более комфортные условия для проживания. В городах создаются наиболее благоприятные условия для развития промышленного производства за счет развития инженерно-технической инфраструктуры и необходимых трудовых ресурсов. Размещение промышленности в городах позволяет экономить значительные средства на строительство дорог, энергетических установок, устройстве инженерных сетей, подключаемым к уже существующим коммуникациям. С другой стороны, экономическая и социальная эффективность городов приводит к дальнейшему росту производства, увеличению численности населения и росту занимаемых ими территорий.

Следствием жизни в городах является эффект скученности от перенаселенности. Он выражается в деградации условий среды, ухудшении эпидемической обстановки, способствует психоэмоциональным стрессам, росту агрессивности, преступности, распространению вредных привычек, наркомании, алкоголизма, развитию «болезней цивилизации» («болезней стресса») — гипертонии, ишемической болезни сердца, язвенной болезни желудка, сахарного диабета, иммунодефицитов, злокачественных опухолей и т.п.

В Центральном Черноземье, как и в других индустриально развитых регионах, подавляющее большинство населения – горожане (рисунок 6), для которых строятся разнообразные по величине и этажности жилые здания, обеспеченные водой, теплом и электрической энергией.

Рис. 6. Особенности распределения жителей Центрального Черноземья

(по результатам переписи населения, октябрь 2010 г.)

Многочисленные внутригородские связи потребовали создания сложных транспортных систем с крупными магистралями, вмещающими в себя потоки разнообразных транспортных средств, которые заполняют города шумом, вибрацией, выхлопными газами, парами бензина и масел.

Первостепенное значение для определения мощности антропогенного воздействия города на окружающую среду имеет величина численности населения города и мощность производственной, социальной и инженерно-технической инфраструктуры. Социальную инфраструктуру города формируют жилые здания и предназначенные для обслуживания населения культурно-бытовые здания и сооружения. Город можно рассматривать как природно-социальный комплекс, в котором выделяются ряд территорий:

 селитебные – предназначены для жилья. На них могут размещаться микрорайоны и жилые кварталы вместе с предприятиями культурно-бытового обслуживания, уличной сетью и зелеными насаждениями;

 промышленные – включают промышленные предприятия, обслуживающие их культурно-бытовые учреждения, улицы, площади, зеленые насаждения. Промышленные зоны занимают от 20 до 60% площади города, их расположение в городе определяет основные типы загрязнителей и характер их распространения в окружающей среде (атмосферном воздухе, воде, почве);

 транспортные – устройства внешнего транспорта (водного, воздушного, железнодорожного). Наличие тех или иных видов транспорта определяется величиной города и особенностями природного ландшафта (его расчлененностью, наличием водных путей и т.д.). С увеличением города возрастает степень загрязнения транспортной системой основных природных сред;

 садово-парковые – улучшают городской микроклимат (сохраняют влажность воздуха, выделяют кислород, фитонциды и другие вещества, очищают воздушную среду), являются источниками получения продуктов питания, обогащают эстетический облик городского ландшафта, создают благоприятные возможности для отдыха. Известно, что растения благотворно влияют на физическое и психическое состояние человека, снимают стрессовые состояния, повышают жизненный тонус. Затраты на содержание зеленых насаждений в городах превосходят затраты на получение урожая на полях.

 водно-антропогенные.

Урбанизированные территории характеризуются интегральной экологической оценкой, которая определяется суммарной степенью воздействия техногенных факторов и устойчивостью природных комплексов и компонентов: почвенно-растительного покрова, водного и воздушного бассейнов (таблица 5).

Экологические аспекты урбанизации на примере города Воронежа

Воронеж представляет собой крупный культурный и индустриальный город Центрального Черноземья с миллионным населением, поэтому экологические проблемы являются для него достаточно актуальными.

Воронежский эколого-исторический район характеризуется наличием следов почти всех древнеисторических эпох, встречаемых на территории области. По сравнению с городами, развивающимися в течение нескольких тысячелетий, формирование урбаэкосистемы Воронежа начато сравнительно недавно – возникновение города относят к 1586 году. Воронеж был единственным городом на территории современной Воронежской области в течение полувека. Он притягивал к себе население сначала как военное укрепление и административный центр, а затем как торговый и ремесленный. Город увеличивался в размерах, изменялись окружающие его природные ландшафты. Во времена Петра I вырубка леса для кораблей Российского флота способствовала видоизменению рек, лишившихся лесной охраны, обмелевших в результате участившихся засух и увеличения наносов с распаханных полей. Степь вытаптывалась стадами домашнего скота, распахивалась плодородная земля.

Удобное экономико-географическое положение в системе межрегиональных связей, пересекающих Центральное Черноземье, создало предпосылки для активного промышленно-производственного развития. Наиболее активно город рос в XX столетии. В довоенные годы началось освоение левобережной части реки Воронеж с расположенными там сельскими поселениями, в 50-60-е годы город рос в северо-восточном и юго-западном направлении, затем начал осваивать северо-западные территории.

Территория современного города разделена на шесть районов. В правобережной части города расположены Центральный, Ленинский, Коминтерновский и Советский районы, на левом берегу Воронежского водохранилища – Левобережный и Железнодорожный. Особенностью г.Воронежа является то, что промышленные зоны находятся в непосредственной близости от проживающего населения, и большая их часть сконцентрирована на значительно малой площади в двух промышленных районах города: Коминтерновском и Левобережном. В Левобережном промышленном районе располагаются ТЭЦ – 1, заводы синтетического каучука, шинный, авиационный, мостовой. На территории Коминтерновского промышленного комплекса сосредоточены предприятия «Тяжекс», «Электросигнал», ТЭЦ – 2 и другие.

Включение коммунальных и производственных объектов в городскуюструк-туру приводит к тому, что практически все жилые территории находятся в зоне их влияния, что неблагоприятно сказывается на экологическом состоянии города. С другой стороны – компактное расположение мест проживания и трудовой деятельности снижает затраты на транспортные поездки, что тоже немаловажно для состояния окружающей среды и самого человека.

К основным средообразующим природным компонентам города относят массив Усманского бора, вплотную соприкасающийся с городской застройкой с северной стороны, и Воронежское водохранилище, располагающееся непосредственно в структуре города. В северном лесном массиве сосредоточены места массового отдыха жителей, включая Дома отдыха, санатории, санатории-профилактории, детские оздоровительные лагеря, туристические базы и базы отдыха.

Лесные пожары в 2010 году обострили проблемы охраны и восстановления лесов региона. Для восстановления лесного фонда была разработана Программа совершенствования использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов Воронежской области при ликвидации последствий лесных пожаров на территории Воронежской области. В соответствии с данной программой планируется провести уборку горельников в течение 3-х лет, лесовосстановительные работы в течение 5 лет

Воронежское водохранилище представляет важнейшую часть городской среды. На состояние Воронежского водохранилища выраженное негативное влияние оказывает антропогенное загрязнение воды и донных отложений, опасность которого многократно усиливается тесной связью фильтрующейся воды водохранилища с подземными грунтовыми водами в зоне питьевых водозаборов города. Водоем аккумулирует в себе осаждающиеся атмосферные загрязнения, условно очищенные промышленные стоки, неочищенные дождевые стоки с левобережных и правобережных склоновых территорий. Негативным фактором существования водохранилища в городе является его мелководность – мелководные участки занимают около 11% всей площади акватории. Мелководность в сочетании с загрязненностью создают условия для «цветения воды» – появления сине-зеленых водорослей, значительно ухудшающих биохимические качества воды. Развитие на мелководных участках растительности создает потенциальную опасность формирования природных очагов инфекционных заболеваний (О.П. Негробов, Д.М. Жуков, Н.В. Фирсова, 2000). В связи с этим вопрос о сохранении чистоты водных объектов стоит достаточно остро.

Чрезвычайно важной экологической проблемой городов, в том числе и Воронежа, является химическое, механическое, бактериальное и физическое загрязнение городских территорий бытовыми и промышленными отходами. Быстрорастущая лавина отходов настолько велика, что вода и почвы – естественные природные фильтры, не справляются с нагрузками и приобретают совершенно новые свойства и характеристики, негативно влияющие на все остальные природные и антропогенные системы. Об объемах отходов промышленного производства лучше всего говорит тот факт, что в отвалы промышленных предприятий, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых, идет 90% добытого из земных недр сырья. Только 10% добытых ископаемых перерабатывается, все остальное складируется на поверхности земли, при этом площадь, занимаемая отвалами территорий, составляет тысячи квадратных километров.

Актуальна для каждого города проблема с утилизацией, захоронением и переработкой промышленных, бытовых и строительных отходов.