Социальная эволюция и формирование современной среды обитания
Социальная система, как и любая открытая система, стремится к сохранению своего равновесия и устойчивости, которые обеспечиваются, с одной стороны, притоком вещества и энергии извне, т. е. природными ресурсами, а с другой, необходимым разнообразием упорядоченных форм внутри системы, т. е. ее социальной структурой и организацией, которые должны обеспечить равновесие системы при разнообразных воздействиях извне.
Естественно, социальная структура при этом должна соответствовать как качеству и количеству природных ресурсов, так и оптимальным способам их использования. Это и стало источником культурных различий между цивилизациями и народами.
Так, стабильность мягких климатических условий, высокий КПД фотосинтеза, высокое плодородие почв способствовали развитию в Западной Европе индивидуальной формы сельского хозяйства и, соответственно, частной собственности на землю. В большинстве восточных регионов стабильность сельского хозяйства достигалась коллективным созданием масштабных гидросистем, что привело к монархической или государственной собственности на землю.
Различия в господствующих формах собственности определяли и различия в государственном устройстве: восточные деспотии и западные демократии (античные, феодальные, современные). Различия в основных способах природопользования и в социальном устройстве становились факторами отбора различных поведенческих групп. Так, на Востоке масштабные коллективные преобразования природы позволяли удовлетворять основные потребности людей относительно продолжительное время, что при наличии деспотического управления способствовало отбору первой поведенческой группы, то есть тех, кто предпочитает решать все проблемы традиционными способами. В этих условиях для представителей второй и третьей групп было мало возможностей для формирования. Высокое разнообразие и доступность сырьевых ресурсов в Западной Европе способствовали ускоренному разделению труда, товарообмена и рыночных капиталистических отношений, что стимулировало рост товарных потребностей человека, а значит и дальнейшее развитие производства.
На Западе преобладание частной собственности, высокая степень разделения труда и рыночных отношений создавала иллюзию, что успешность природопользования носит исключительно индивидуальный характер, что способствовало преобладанию второй группы людей, которые, отбрасывая традиции, проявляли высокую гибкость поведения в удовлетворении личных потребностей, мало считаясь с интересами других людей и с природными ресурсами. Здесь истоки прогресса и агрессивности Западной цивилизации, здесь же истоки и современного экологического кризиса. Надо сказать, что оба пути социальной эволюции: и западный и восточный, не раз приводили к общественно-политическим экономическим и экологическим кризисам или к исчезновению отдельных цивилизаций. И расширение традиционных преобразований природы на Востоке, и углубление преобразований природы за счет использования новых технологий на Западе уменьшают разнообразие жизненных форм, обеспечивающее устойчивость экосистем. В результате равновесие экосистем восстанавливается за счет изменения их видового состава, что в свою очередь может потребовать от человека полного изменения способов природопользования и стать причиной соответствующих изменений в структуре общества и социальных отношений.
Таким образом, переход к стратегии преобразования среды обитания в пользу человека порождает новые проблемы, решение которых требует новых преобразований, невозможных без усовершенствования организации общества. В свою очередь, чем выше организованность общества, тем больше у него возможностей для дальнейших преобразований природы. Чем глубже преобразования, тем острее и сложнее возникающие в результате них проблемы.
К концу 20 века уровень развития как сельского хозяйства, так и промышленного производства достиг таких показателей, что на планете практически не осталось экосистем, не испытавших на себе влияния этого производства. Даже те регионы, в которых, как говорят: не ступала нога человека - в силу глобального круговорота веществ биосферы, претерпели изменения, связанные с человеческой деятельностью. Прежде всего эти изменения касаются включения в круговорот различных производственных отходов.
Таким образом, человеческое общество стало таким же важным компонентом экологических систем, как компоненты неживой и живой природы. Поэтому современные экосистемы нужно рассматривать как социоэкосистемы, выделяя самостоятельную роль человечества в круговороте веществ живой и неживой природы.
Вмешательство человеческих сообществ в экосистемы привело к тому, что экосистемы из состояния, близкого к устойчивому равновесию, перешли в динамическое равновесие, когда возрастающие потребности в продуктах питания, водных ресурсах, сырье, размещении отходов удовлетворяются за счет безвозвратного использования абиотических и биотических компонентов.
Основные последствия этого можно свести к следующим моментам:
- Изменение исходных природных биоценозов в результате сельскохозяйственного и промышленного производства. Последствия: а) локальное увеличение численности существующих и возникновение новых организмов, живущих за счет тех животных и растений, которые человек выращивает для себя; б) нарушение круговорота веществ в экосистеме в результате нарушения природных трофических цепей, снижение плодородия и эрозия почв, связанные с ее обработкой; в) изменение ландшафта, физического и химического состава почв в результате добывающего и простого производства и нарушения круговорота веществ в природе как за счет изъятия из него определенных компонентов, так и введения в него новых.
- Безвозвратное использование энергетических ресурсов, накопленных в отдельных экосистемах и их истощение.
- Беспрецедентное загрязнение среды обитания отходами жизнедеятельности человека, сельского хозяйства, животных и растений новыми химическими соединениями.
Таким образом, исходная естественная составная среды обитания человека претерпела существенные изменения и с учетом ее замены искусственно созданным окружением в виде жилищ, садов, угодий, городскими условиями жизни можно говорить о создании "второй природы". Изменения в ритме и качестве круговорота веществ во многих экосистемах привели к его изменениям в биосфере и, следовательно, можно говорить о том, что "вторая природа" стала повсеместной и "девственной природы" как таковой уже нет. При этом "вторая природа", сформированная под определяющим воздействием социального, еще более разнообразит и усложняет среду обитания человека и его зависимость от нее.
Среда обитания современного человека рассматривается как чрезвычайно сложная структура, включающая в себя 4 неразрывно связанные подсистемы:
СОБСТВЕННО ПРИРОДНАЯ СРЕДА. Это компоненты живой и неживой природы, которые, хотя и претерпели изменения, связанные с деятельностью людей, но способны к самовоспроизводству без участия человека.
КВАЗИПРИРОДНАЯ СРЕДА. Это компоненты живой и неживой природы, преобразованные людьми так, что не способны к самовоспроизводству без участия человека, хотя и представляют собой элементы, характерные для естественной природной среды. К ней относят сельскохозяйственные угодья, парковые зоны и т. п.
ИСКУССТВЕННАЯ ПРИРОДНАЯ СРЕДА. Это весь материальный мир, созданный человеком и не имеющий аналогов в первых двух подсистемах (промышленные предприятия, машины, здания и т. д.).
СОЦИАЛЬНАЯ СРЕДА или культурно–психологический климат, создаваемый для отдельного человека социальными группами или человечеством в целом.
Все 4 подсистемы находятся в теснейшем взаимодействии. Усиление независимости человека от природной среды является кажущимся, т. к. чем больше люди изменяют природную среду, тем больше они попадают в зависимость от этих изменений. Возникает проблема оптимального соотношения 4-х подсистем в совокупной среде обитания человека.
Все это иллюстрация того, как порожденный изменениями природы человек, даже на заре своей истории, сам стал изменять природу, измененная природа вызывала новые перемены в условиях жизни человека и обуславливала дальнейшую эволюцию человеческого общества и, как следствие, расширялось его воздействие на материальную окружающую среду, образуя то, что сейчас называют "второй природой".
Все свидетельствует о том, что человек не может выйти из природы, при этом "вторая природа", сформированная под определяющим воздействием имевшейся материальной природной базы, вместо того чтобы сделать человека независимым от окружающей среды, еще более увеличивает и разнообразит и саму среду обитания, и человека, и его зависимость от нее. А, следовательно, современная экологическая ситуация не результат противоборства человека с самой природой, а результат закономерной эволюции глобальной экосистемы планеты Земля из биосферы в социоэкосистему, или Ноосферу.
Деление среды обитания человека на подсистемы — весьма условное. Так, жизнь человека протекает в населенных пунктах и производственных помещениях, которые как среда обитания имеют свои особенности. В этой среде действуют те же экологические факторы (абиотические и биотические), что и в природе, но в других количественных и качественных соотношениях, и сила воздействия может быть близка или даже превышать силу воздействия тех же факторов в природе, подвергая жестокому испытанию адаптационные возможности организма.
К таким особенностям среды обитания человека относят:
1. Особенности воздействия основных климатических факторов: сочетание экстремальных условий температуры, влажности, давления, движения воздуха. Воздействия различной природы излучений, действующих на физиологический и генетический аппарат. Шумовые воздействия.
2. Загрязнение среды обитания традиционными и новыми ксенобиотиками.
3. Особенности связей и отношений с другими организмами. Изменился образ жизни людей. Изменились и основные формы биотических взаимоотношений человека с другими видами. Качественные изменения характера трофических связей проявились, прежде всего, в повышении их энергоемкости (увеличение энергетических затрат на добывание пищи). Двусторонние пищевые отношения и отношения конкуренции со многими видами потеряли свое значение для человека. Большая часть не одомашненных животных и растений из источника пищи стали средством развлечения или компонентом культуры. В то же время высокая плотность населения повысила значимость патогенных микроорганизмов. При этом, если результаты развития гигиены, медицины, производства лекарств, иммунизация снизили и даже ликвидировали опасность многих инфекционных заболеваний, то внедрение человека в новые природные экосистемы привело к тому, что человек стал случайным "хозяином" многих новых для него инфекционных заболеваний. Парадоксально, но те же достижения медицины привели к появлению в результате селекции микроорганизмов, устойчивых к применяемым лекарственным и дезинфицирующим средствам, что сделало борьбу с рядом, казалось побежденных инфекций вновь актуальной проблемой.
4. Произошло беспрецедентное в природе расширение фабрических связей, приведшее к практически безвозвратному изъятию из круговорота веществ значительных количеств растительной и животной биомассы.
5. Производственная деятельность людей, в сочетании с ростом численности и плотности населения, приводит к накоплению отходов, изменяющих условия существования множества других видов, что делает топические связи человека практически всеобщими.
Глава 10. Основные понятия общей экологии
Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.
В земных условиях существует четыре среды обитания:
1) водная.
2) наземно-воздушная.
3) почвенная.
4) тело другого организма, используемое экто - и эндопаразитами.
Приспособление организмов к среде носит название "адаптация". Способность к адаптации - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптация проявляется на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов.
Основные пути адаптации организмов к неблагоприятным условиям среды.
Активный путь - это усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществить все жизненные функции организмов, несмотря на отклонение фактора оптимума. По отношению к температуре этот путь особенно ярко проявился в способности теплокровных животных поддерживать постоянную температуру.
Пассивный путь - подчинение жизненных функций организма изменению факторов внешней среды. При недостатке тепла это приводит к угнетению метаболизма и жизнедеятельности, при этом повышается устойчивость клеток и тканей организма.
Поведенческий путь - разнообразие форм поведения, позволяющее избегать неблагоприятных воздействий. Выработка жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии развития завершаются в самые благоприятные периоды.
Адаптивные биологические ритмы организмов. Одно из фундаментальных свойств природы - цикличность большинства происходящих в ней процессов. Вся жизнь на земле от клетки до биосферы подчинена определенным ритмам. Природные ритмы подразделяются на внутренние и внешние.
Внутренние циклы это, прежде всего, физиологические ритмы организма. Ритмичность выявлена в процессах синтеза ДНК, РНК, белков, деятельности митохондрий. Определенному ритму подчиняется деление клеток, сокращение мышц, работа желез внутренней секреции, биение сердца, дыхание, возбудимость нервной системы, т. е. работа всех клеток, органов и тканей организма. При этом каждая система имеет свой период, изменить который воздействие факторов внешней среды может лишь в узких пределах. Все внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в целостную систему общей периодичности поведения организма.
Внешние ритмы, в основном, имеют географическую природу, т. к. связаны с вращением земли относительно Солнца и Луны. В результате множество экологических факторов (световой режим, температура, влажность, океанические приливы и отливы) закономерно изменяются.
Кроме этого, внешними факторами для любого организма являются закономерные изменения активности и поведения других живых существ. В процессе эволюции внутренние ритмы живых организмов адаптировались периодичности внешних циклов. Выделяют следующие адаптивные биологические ритмы - суточные, приливно-отливные и годичные.
Суточные ритмы проявляются в периодическом чередовании активности и отдыха. У человека отмечено свыше 100 физиологических функций, затронутых периодичностью: сон и бодрствование, изменения температуры тела, ритма сердечных сокращений, глубины и частоты дыхания, объема и химического состава мочи, потоотделения, мышечной и умственной работоспособности.
У многих видов периоды активности приурочены к определенному времени суток, по смене периодов сна и бодрствования животных делят на дневных и ночных.
Даже при полном постоянстве внешних условий (в эксперименте) суточные ритмы длительное время сохраняются, что свидетельствует о том, что суточная цикличность стала врожденным генетическим свойством вида. Такие ритмы получили название циркадных ритмов, которые еще называют биологическими часами.
Годичные ритмы.
Адаптация организмов к географическим изменениям в течение года привела к появлению годичной цикличности поведения организмов, проявляющейся в периодичности размножения, миграции, роста переживания неблагоприятных периодов года. Частным проявлением годичной цикличности является фотопериодизм.
Экологические факторы - отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм.
Экологические факторы разделяются на абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы - это все влияющие на организм элементы неживой природы: температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности и т.д.
Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие.
Антропогенные факторы - это формы деятельности человека, человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов и самого человека или непосредственно сказывающиеся на их жизни.
Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например, сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т. п.
Некоторые экологические факторы остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени эволюции видов: сила тяготения, солевой состав океана, основные свойства атмосферы. Однако большинство экологических факторов изменчивы в пространстве и во времени.
Несмотря на большое разнообразие экологических факторов в характере их взаимодействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.
Закон оптимума
Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организм. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.
Зона оптимума (или оптимум) экологического фактора - благоприятная сила воздействия для организмов данного вида.
Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно и наступает смерть. Пределы выносливости за критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.
Представители разных видов сильно отличаются друг от друга и по оптимуму и по экологической валентности. Одна и та же сила проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого и выходить за пределы выносливости третьего.
Широкую экологическую валентность вида к абиотическим факторам обозначают добавлением к названию фактора приставки "эври". Виды, выносящие значительные колебания температуры, - эвритермные, давления - эврибатные, засоления среды - эвригалинные.
Узкая экологическая валентность характеризуется приставкой "стено" соответственно стенотермные, стенобионтные и т.п.
Аналогично, виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называются стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке, - эврибионтными. Действие одного и того же фактора на разные функции организма неоднозначно. Оптимум для одних процессов является пессимумом для других.
Абиотические компоненты экосистемы подразделяются на климатические, почвенные, ландшафтные и другие физические факторы.
Климатические факторы
Свет. Солнечный свет - основной источник энергии, обеспечивающий все жизненные процессы на Земле. Если принять солнечную энергию, достигающую Земли за 100%, то 19% ее поглощается при прохождении через атмосферу, 34% отражается обратно в космическое пространство и 47% достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации. Прямая солнечная радиация - это электромагнитное излучение с длинами волн от 0,1 до 30000 нм. На ультрафиолетовую часть спектра приходится от 1 до 5%, на видимую - от 16 до 45% и на инфракрасную - от 49 до 84% потока радиации, падающего на Землю. Распределение энергии по спектру зависит от массы атмосферы и высоты солнца.
Действие разных участков спектра солнечного излучения на живые организмы:
Ультрафиолетовые лучи (УФЛ).
До поверхности Земли доходят только длинноволновые (290 - 380 нм) УФЛ. Губительные для всего живого коротковолновые УФЛ поглощаются на высоте около 20-25 км озоновым экраном.
Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, имеют высокую химическую активность. Большие дозы их вредны для организмов, а небольшие - необходимы многим видам. В диапазоне 250-300 нм УФЛ оказывают мощное бактерицидное действие, у животных и у человека вызывают образование «антирахитического» витамина Д. При длине волны 200-400 нм ультрафиолет вызывает у человека загар, который является защитной реакцией кожи.
Инфракрасные лучи
Лучи с длинной волны более 750 нм оказывают тепловое действие.
Видимая радиация
Видимый солнечный свет несет приблизительно 50% суммарной энергии.
Область видимой (воспринимаемой человеческим глазом) радиации (300-800 нм). В этих пределах выделяют область активной фотосинтетической радиации (ФАР). Видимый свет имеет разное экологическое значение для фототрофных и гетеротрофных организмов.
Зеленым растениям свет нужен для процессов фотосинтеза или воздушного питания. Он также влияет на газообмен, синтез белков и нуклеиновых кислот, ростовые процессы и развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения.
Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для зеленых растений, так как, в конечном счете, все гетеротрофы существуют за счет энергии, накопленной растениями. Свет для животных и человека - необходимое условие видения, зрительной ориентации в пространстве. Рассеянные, отраженные от окружающих предметов лучи, воспринимаемые органами зрения, дают значительную часть информации о внешнем мире. Развитие зрения у животных шло параллельно с развитием нервной системы. Для человека свет является внешним раздражителем, который через зрительный анализатор влияет на состояние нервной системы, повышая активность коры больших полушарий.
Вода
Протекание всех биохимических процессов в клетках и нормальное функционирование организма в целом возможно только при достаточном обеспечении его водой.
Дефицит влаги - одна из наиболее существенных особенностей наземно-воздушной среды. Вся эволюция наземных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Режимы влажности среды на суше очень разнообразны - от полного и постоянного насыщения воздуха водяными парами в тропиках до практического отсутствия в воздухе пустынь.
Водообеспечение наземных организмов зависит также от режима выпадения осадков, наличия водоемов, запросов почвенной влаги, грунтовых вод и т. д. В среднем 0,5% воды идет на фотосинтез, а остальная - на восполнение испарения и поддерживание внутреннего давления клеток.
Растения, содержание воды в тканях которых непостоянно и зависит от степени увлажнения окружающей среды, называются пойкилогидрическими. Они легко и быстро как теряют, так и поглощают воду, используя влагу росы, туманов, дождей, а в сухом состоянии находятся в анабиозе, что позволяет им обитать там, где короткие периоды увлажнения чередуются с длительными периодами сухости.
Гомойогидрические растения способны поддерживать относительное постоянство обводненности тканей. Для них характерно наличие в клетках крупной центральной вакуоли с запасом воды, что делает клетку менее зависимой от изменения внешних условий. Кроме того, побеги этих растений защищены малопроницаемой для влаги поверхностной тканью, а наличие устьиц позволяет регулировать процессы испарения. Хорошо развитая корневая система может непрерывно поглощать влагу из почвы. Однако все эти механизмы регуляции водного баланса развиты в различной степени, что определило существование разных по экологии групп растений, и обеспечило заселение ими самых дефицитных и самых богатых водой участков суши.
Водообеспечение наземных животных.
Животные получают воду через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма (окисления и расщепления жиров, белков и углеводов). Потери воды происходят через покровы и слизистые оболочки дыхательных путей, выведение мочи и не переваренных остатков пищи. Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен возмещаться. Потеря воды, превышающая 10% массы тела, для человека гибельна.
Способы регуляции водного баланса у животных разделяют на поведенческие, морфологические и физиологические. К поведенческому относят: активный поиск воды и мест обитания, рытье нор (в норах влажность воздуха близка к 100% даже когда на поверхности очень сухо).
Морфологические: образования, способствующие задержанию воды в теле (раковины улиток, роговые покровы рептилий и т. п.).
Физиологические: способность к образованию метаболической влаги, экономия воды при выделении мочи и кала, величина потоотделения, отдача воды со слизистых.
В целом запасы воды на Земле значительны: до 80% поверхности планеты занято водой, однако пресная вода составляет от этих запасов только 3%. При этом пресные водоемы распределены очень неравномерно. Например: 80% пресной воды на территории России сосредоточены в одном - единственном водоеме - озере Байкал. Последние годы возник острый дефицит пресной воды, связанный прежде всего с увеличением ее расходов в сельском хозяйстве (орошение) и в промышленности. Происходящее при этом загрязнение водоемов усугубляет дефицит. Все водоемы постоянно загрязняются естественным путем продуктами выделений и мертвыми остатками организмов, смывами с поверхности почвы. Однако это естественное природное загрязнение нейтрализуется процессами самоочищения водоемов, включающих растворение и разбавление, осаждение нерастворимых компонентов, поэтапную утилизацию основной массы органических и минеральных веществ всем комплексом населяющих водоем организмов.
Антропогенное загрязнение воды превышает естественные возможности водоемов к самоочищению.
Обычно все виды антропогенного загрязнения подразделяют на три типа: биологический, химический, физический.
Биологическое загрязнение. Основным источником являются бытовые сточные воды и стоки животноводства. При отсутствии или неисправности канализационных и очистных систем эти стоки привносят в водоемы массу мертвых органических веществ и живых организмов, в первую очередь микроорганизмов, в том числе и патогенных для человека и животных. Увеличение концентрации органических веществ создает в водоеме более комфортные условия для одних групп организмов и неблагоприятные для других. Это приводит к изменению видовой структуры биоценоза, нарушению равновесия в экосистеме и может привести к полной смене биоценоза.
Наличие в водоеме патогенных микробов создает условия для широкого распространения инфекционных заболеваний человека и животных при гигиеническом и пищевом использовании водоема и населяющих его организмов.
Химическое загрязнение. Основными источниками химического загрязнения являются растениеводство, промышленность, транспорт. Ядохимикаты и минеральные удобрения, различные токсические соединения, в том числе соли тяжелых металлов, поверхностно-активные вещества (ПАВ), в том числе синтетические моющие средства, нефть и нефтепродукты вызывают гибель значительной части организмов, нарушая структуру биоценоза, сбалансированность круговорота веществ в экосистеме, процессы самоочищения. Нефть и нефтепродукты, образуя на поверхности воды тонкую пленку (поверхностный слик), препятствуют нормальному газо- и водообмену, чем усугубляют токсическое воздействие. Различные химические вещества накапливаются в тканях организмов, включаются в круговорот веществ экосистем и проявляют свои токсические, мутагенные и другие свойства далеко от места первичного загрязнения, а также в продуктах питания.
Физическое загрязнение. Основными источниками этого вида загрязнения являются горнодобывающая и строительная промышленность. Сброшенные в водоем пустая порода и строительный мусор приводят к его обмелению и изменению характера донных отложений, а вследствие этого к изменению температурного и светового режимов, что неизбежно приводит к изменению биоценоза и нарушению равновесия экосистемы. Все вместе это может привести к зарастанию, заболачиванию и самоликвидации водоема.
Воздух
Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Жизнь во взвешенном состоянии в воздухе невозможна. В то же время невозможна наземная жизнь без воздуха. Поэтому мы говорим о наземно-воздушной среде обитания. Все обитатели этой среды тесно связаны с поверхностью земли, которая служит им для прикрепления и опоры. Так как малая плотность воздуха создает низкое сопротивление передвижению, многие наземные животные приобрели способность к полету.
Благодаря вертикальным и горизонтальным передвижениям воздушных масс возможен пассивный полет ряда организмов, поэтому многие виды приспособились к анемохории - расселению с помощью воздушных потоков.
Растительный и животный мир нашей планеты эволюционировал при барометрическом давлении 740-760 мм рт. ст. (на уровне моря) и большинство современных видов приспособлено к данному атмосферному давлению. С высотой давление уменьшается, и на высоте 5800 м равно половине нормального, что ограничивает распространение видов в горах. В целом, все наземные организмы стенобатны, т. к. обычные колебания давления составляют долю атмосферы и даже для высоко полетных птиц не превышают нормального.
Газовый состав воздуха в приземной атмосфере по содержанию основных компонентов однороден (азот - 78,1%, кислород - 21%, аргон - 0,9%, углекислый газ - 0,03% - 0,04% по объему) благодаря постоянному перемешиванию конвекционными и ветровыми потоками.
Азот для большинства обитателей среды является инертным газом, но ряд микроорганизмов способен связывать его и вовлекать в биологический круговорот.
Кислород необходим для окислительных процессов в организмах. Благодаря постоянному высокому содержанию не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде за исключением высокогорных районов.
Углекислый газ имеет чрезвычайно большое значение в связи с потреблением растениями в процессе фотосинтеза. Его содержание может изменяться в отдельных участках приземного воздуха в значительных пределах. Низкое содержание СО2 тормозит фотосинтез, излишнее - токсично.
Различные газообразные, капельно-жидкие и пылевидные примеси, поступающие в воздух, могут существенно влиять на живые организмы. Основным источником этого загрязнения атмосферы является производственная деятельность человека.
Антропогенные изменения атмосферы
Производственная деятельность человека приводит к изменениям в постоянном газовом составе атмосферы.
Увеличение концентрации СО2 в атмосфере происходит вследствие широкомасштабного сжигания топлива. К 2006 году его концентрация достигла 0,04%. Поскольку отраженные от поверхности Земли солнечные лучи задерживаются молекулами углекислого газа, то указанное увеличение концентрации привело к развитию так называемого "парникового эффекта" и повышению среднегодовой температуры на 0.8 градуса. Такое общее потепление на планете неизбежно приведет к таянию ледников и связанным с ним увеличением доли воды на поверхности планеты, длительному периоду погодной нестабильности.
О2 Годовой расход кислорода на Земле в 1000 раз превышает его образование зелеными растениями. И хотя изменений концентрации кислорода в атмосфере пока не наблюдается, экологи считают, что дальнейшее уменьшение площадей лесных массивов (особенно в экваториальном поясе) в сочетании с увеличением потребления неизбежно приведет к снижению доли кислорода в атмосфере.
О3. Начиная с 80-х годов прошлого века, в районе над Антарктидой зафиксированы разрушения озонового слоя, максимум которых достигал 10000 км². Точные причины этого явления неизвестны. Однако тот факт, что почти за столетие исследовательских работ в Антарктике подобные нарушения озонового слоя зафиксированы только в наши дни, позволяет предположить его антропогенные истоки.
АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА подразделяется на газообразное и физическое. Для контроля и характеристики загрязненности среды введен показатель предельно допустимых концентраций (ПДК) - максимального количества миллиграмм вещества в 1 кубическом метре воздуха.
ГАЗООБРАЗНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА происходит в результате выбросов в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом различных газов. Наиболее распространенными из них являются:
- Сернистый газ (SО2). Источники загрязнения: химическая и металлургическая промышленность, теплоэлектростанции, котельные, автотранспорт. Количество в дыме зависит от содержания серы в топливе. ПДК разовая - 0,5мг/м, среднесуточная - 0,15мг/м.3
- Окись углерода СО. Газ без цвета и запаха. Образуется при неполном сгорании топлива, присутствует во всех дымовых выбросах и выхлопных газах. Основные источники: домны, коксовые и газогенераторные производства, автотранспорт (в больших городах концентрация окиси углерода может достигать среднего значения 10мг/м3). ПДК разовая - 6мг/м³, суточная - 1мг/м³. Вступает в реакцию с гемоглобином, препятствуя его реакции с кислородом и вызывая удушье, действует на ЦНС, возможно хроническое отравление.
- Окислы азота (NO, N2O5, NO2) - смесь непостоянного газового состава. Источники загрязнения: выбросы промышленных предприятий по производству азотных соединений, крупномасштабные взрывные работы. ПДК суточная 0,1 мг/м³, разовая - 0,3 мг/м³. При длительном вдыхании вызывает бронхиты, истощение, анемию, нарушение желудочной секреции, разрушение зубов, ухудшение состояния больных туберкулезом и лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями. В атмосфере, соединяясь с водяными парами, окислы азота превращаются в азотную и азотистую кислоту.
ФИЗИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА. Содержание в воздухе некоторого количества пыли (наземной, космической, морской) - явление естественное и не представляющее опасности для живых организмов благодаря процессам самоочищения воздуха, с одной стороны, и сформировавшимися в процессе эволюции системам защиты внутренней среды организмов от проникновения пыли - с другой.
Опасность представляют пылевые частицы, выбрасываемые промышленными предприятиями и транспортными средствами, способные благодаря своим размерам и низкой массе преодолевать барьерные системы организмов и длительное время находиться во взвешенном состоянии. Пылевое загрязнение воздуха не только накладывает отпечаток на внешний вид местности, но и изменяет микроклиматические условия, способствует развитию парникового эффекта. Многие химические соединения (свинца, марганца, мышьяка, фтора, ртути, углеводороды и др.), присутствующие в дымовых выбросах, могут вызывать хронические отравления. Но и нетоксические компоненты пыли могут вызывать поражение органов дыхания, кожи и глаз.
Температурный режим