Антропогенные изменения окружающей среды

«Предостережение человечеству».В отчете «Предостережение человечеству от ученых мира», который в 1992 г. подписали более 1600 ученых из 70 стран мира (в том числе 102 лауреата Нобелевской премии), говорится:

«Человечество и природа находятся в состоянии конфликта. Человеческая деятельность наносит глубокий и часто непоправимый вред окружающей среде и ключевым ресурсам. Если не взять это под контроль, под ударом окажутся и будущее человечества, и места обитания животных и растений. Мир изменится, в нем уже не будет жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Если мы хотим избежать мирового кризиса, необходимо принимать срочные меры».

Это предостережение поддержано также в отчете, составленном в 2001 г. для Всемирного банка:

«…отмечена пугающая скорость деградации окружающей среды, причем в некоторых случаях она даже увеличивается… В развивающемся мире проблемы окружающей среды приводят к тяжелым гуманитарным, экономическим и социальным последствиям и угрожают самим основам, от которых зависит рост, в конце концов, выживание».

Амстердамская конференция «Вызовы изменяющейся Земли» (2001 г.) сделала вывод, что система «Земля» функционирует как единая саморегулирующаяся система, включающая физический, химический, биологический и человеческий компоненты. Между этими компонентами существуют сложные взаимодействия и обратные связи. В некоторых сферах изменения окружающей среды, вызванные деятельностью человека («антропогенные изменения»), в настоящее время превосходят пределы естественной изменчивости природы, проявляющейся, по меньшей мере, последние полмиллиона лет. Сегодня Земля функционирует в состоянии, не имеющем аналогов в прошлом.

По оценкам учёных, устойчивое существование глобальной экосистемы (биосферы) возможно, если относительный уровень потребления ее ресурсов не превосходит 1% («правило 1%»).В настоящее время этот уровень достиг примерно 10%. Поэтому важно рассматривать биосферу не в качестве ресурса, а как фундамент благополучного (устойчивого) развития человечества и, в целом, продолжения жизни на Земле. Именно это определяет исключительную актуальность проблем глобальной экологии.

Проблема разрушения озонового слоя.Вы были когда-нибудь в лесу после грозы? Если были, значит Вы помните этот запах свежести, обновления, чистоты… Это запах озона.

Озоновый слой образовался на Земле, по современным оценкам, 570-400 млн. лет назад. Он находится на высоте 20-25 км. Именно озоновый «экран» защищает все живое на планете от жесткого ультрафиолетового излучения.

Резкое усиление научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя произошло в начале 70-х годов, когда почти одновременно были опубликованы статьи американского ученого Гарольда Джонстона и немецкого – Пауля Крутцена. Тема обеих статей была одинаковой – угроза озоновому слою Земли в результате хозяйственной деятельности человека. А уже в 1985 году мир узнал о глобальной экологической проблеме «озоновых дыр». В журнале Nature («Природа») появилась статья английского ученого Дж. Фармана, в которой он утверждал, что содержание озона над Антарктидой систематически уменьшается.

Источниками веществ, разрушающих озоновый слой в атмосфере, являются природные процессы и хозяйственная деятельность человека – в первую очередь развивающаяся авиация и химические производства. Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн фтор-, хлор- и бромсодержащих фреонов поступают в атмосферу. Под действием солнечных лучей молекулы фреонов разрушаются с выделением фтора, хлора и брома. Эти газы вступают в процессы разрушения озона.

Последствиями разрушения озонового слоя является увеличение числа раковых заболеваний, глазных болезней у человека и животных.

Широкое движение «зеленых» во всем мире, принятие Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и действия Всемирной метеорологической ассоциации (ВМО) привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя. Конкретные мероприятия по защите озонового слоя намечены в Монреальском протоколе (1987 г.). Речь идёт прежде всего о запрете на производство некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Если страны, подписавшие протокол, будут его придерживаться и в будущем, то можно надеяться, что озоновый слой восстановится к середине XXI века.

Проблема парникового эффекта.Атмосфера относительно прозрачна для видимых лучей. Достигая поверхности Земли они нагревают ее. Земля освобождается от поглощенной энергии, испуская тепловое инфракрасное излучение. Однако облака, атмосферная пыль, молекулы некоторых атмосферных газов («парниковых газов») возвращают это излучение к поверхности Земли, тем самым повышая температуру приземного слоя. Этот эффект называется «парниковым». Он действительно напоминает процессы, происходящие в парнике.

Садовый парник как модель парникового эффекта

Водяной пар и углекислый газ являются одними из главных виновников парникового эффекта. Остальные известные «парниковые газы» (а их около сорока!) определяют лишь примерно половину глобального потепления. К парниковым газам относят также оксиды азота, метан, фреоны и другие.

Механизм парникового эффекта

Ежегодно на Земле сжигается около 2 млрд. т ископаемого топлива, что означает поступление в атмосферу почти 5,5 млрд. т углекислого газа. Ещё приблизительно 1,7 млрд. т углекислого газа поступает туда же за счет сведения и выжигания тропических лесов и окисления органического вещества почвы. Установлено, что содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 лет увеличилось на 25 %. За этот период глобальная температура увеличилась примерно на 0,5° С.

Проблема парникового эффекта теснейшим образом связана с проблемой изменения климата.

На международном уровне в настоящее время приняты документы о сотрудничестве в борьбе с изменением климата и его неблагоприятными последствиями для планеты (Конвенция ООН об изменении климата, Киотский протокол и др.).

Проблема кислотных дождей.Само понятие «кислотный дождь» существует уже более 130 лет. Но предметом серьезного обсуждения проблема кислотных дождей впервые стала на ХХVIII Генеральной ассамблее Международного союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре 1975 г.

Источниками кислотных дождей прежде всего являются соединения азота и серы. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. т твердых частиц (пыль, сажа и др.), 200 млн. т сернистого газа (оксида серы-IV), 700 млн. т угарного газа – оксида углерода (II), 150 млн. т оксидов азота, что в сумме составляет более 1 млрд. т вредных веществ.

Воздействие кислотных осадков на растительность

Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды; одни из них используют как топливо, другие направляют с целью переработки на предприятия химической и металлургической промышленности. Сульфаты выделяются при сжигании топлива и в ходе таких промышленных процессов как нефтепереработка, производство цемента и гипса, серной кислоты. Азот содержится в топливе многих видов ископаемых, например, угле и нефти.

Кислотные осадки нарушают равновесие в экосистемах, ухудшая продуктивность сельскохозяйственных растений и плодородие почв. Они оказывают отрицательное воздействие на водоемы, повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Повышенная кислотность воды увеличивает растворимость токсичных металлов (кадмий, ртуть и свинец) из донных отложений и почв. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотные дожди наносят вред не только водной флоре и фауне, они уничтожают растительность на суше, приводят к деградации лесов.

В результате выпадения кислотных осадков ржавеют металлические конструкции, разрушаются здания, сооружения, памятники архитектуры. Кислотные осадки медленно, но верно растворяют сооружения из мрамора и известняка. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу – шедевру мусульманской архитектуры периода Великих Моголов, Тауэру и Вестминстерскому аббатству в Лондоне, Казанскому собору, мраморному дворцу и Александро-Невской лавре в Санкт-Петербурге.

Воздействие кислотных осадков на сооружения из мрамора

Проблема снижения биологического разнообразия.Биоразнообразие может быть разделено на три категории: генетическое разнообразие (разнообразие внутри одного вида), разнообразие видов (разнообразие видов внутри одного региона), разнообразие экосистем (разнообразие мест обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере).

По наиболее взвешенным оценкам ученых, на Земле имеется около 10 млн. видов живых организмов. Систематики дали название только 1,4 млн. видов. Существует невообразимое множество пока ещё «неопознанных» микроорганизмов, насекомых и малых обитателей океана.

Под снижением биоразнообразия понимается не только уменьшение числа видов, живущих на данной территории, но и качественные изменения экосистем, когда взамен одних видов появляются другие, не характерные для местных природных сообществ. Важную роль в этом процессе может играть интродукция – перенос видов организмов за пределы их естественных ареалов и внедрение в местные природные комплексы.

В «Конвенции о биологическом разнообразии», принятой в Рио-де-Жанейро в 1992 г., отмечается, что «утрата биологического разнообразия на планете продолжается главным образом из-за разрушения среды обитания, чрезмерной эксплуатации сельскохозяйственных ресурсов, загрязнения окружающей среды и привнесения инородных растений и животных. Уменьшение биологического разнообразия происходит в первую очередь из-за деятельности человека и представляет собой серьезную угрозу нашему развитию».

Основными причинами утраты биологического разнообразия являются:

· возрастающая численность населения;

· возрастающее потребление ресурсов;

· пренебрежительное отношение к биологическим видам и экосистемам;

· плохо продуманная государственная политика в области использования природных ресурсов;

· негативное влияние международной торговли;

· непонимание или игнорирование значения биологического разнообразия.

Вопросы и задания:

1. Что объединяет проблемы озонового слоя, парникового эффекта и кислотных осадков?

2. Прошло около сорока лет с тех пор, как французский инженер Гай Негрэ разработал концепцию экологичного, не производящего выбросов двигателя для использования в городах. Это изобретение, которое в качестве источника энергии использует высокое давление сжатого воздуха (300 Бар), защищено более чем 20 патентами по всему миру и принадлежит компании, которую основал Негрэ.

Попытайтесь ответить на следующие вопросы:

а) Каковы преимущества и недостатки экологически чистого автомобиля?

б) Как на продвижение на рынке воздушного автомобиля может повлиять политика и система налогообложения?

3. Приведите примеры биологического, социального и культурного разнообразия.

4. В последнее десятилетие отмечено резкое возрастание темпов вселения в водные экосистемы всего мира чужеродных видов организмов (ученые называют это процесс биологической инвазией (от лат. invasio – нашествие, нападение). Это своего рода "биологическое загрязнение". Оказавшись в новой среде, где нет обычных для них паразитов и хищников, виды-вселенцы часто достигают массового развития. Приведите материалы о видах-вселенцах на примере Балтийского и Черного морей, используя сайты научных организаций РАН, например, сайт Зоологического института РАН в Санкт-Петербурге).