Деградація гірських екосистем – сучасний стан проблеми. Деградація природних екосистем та ландшафтів Причини деградації природних екосистем

Ступінь деградації екосистеми оцінюється за критеріями, які визначають негативні зміни у структурі та функціонуванні екосистем та враховують їхню просторову диференціацію за ступенем порушене™, а також динаміку процесів деградації.

Системні критерії стану природного середовища поділяють:

• - на ландшафтні: випливають із методології ландшафтного планування, засновані на уявленнях про природну ємність ландшафту стосовно навантажень, структурної складності та норми порушене™ (співвідношення між зміненими та непорушеними урочищами та іншими елементами ландшафту). При оцінках стану ступінь перетворення ландшафту, деградації ландшафтних одиниць, ресурсносировинне навантаження і розподіл забруднень наводяться у відсотках від площі або структурних компонентів, переважно у вигляді картосхем;
• - екосистемні: показники порушеного сукцесійного процесу, які відображають порушення в закономірних змінах видового розмаїття, спектру життєвих форм, біомаси, продуктивності, накопичення відмерлої органіки, деструкційної активності, біогенного кругообігу. При настанні кризової ситуації можливі зняття клімаксної фази, девіація (відхилення) до перемикання на іншу послідовність або ретроградний розвиток.

При неблагополучному стані відзначають суттєві відхилення екосистемних параметрів від своїх «нормальних» значень, притаманних непорушених умов. Серед параметрів, що найвиразніше реагують на зміни, виділяють: відносини продуктивності (Р)до біо масі(В), мортмаси(М) до біомаси, біомаси консументів (У с ) до біомаси первинних продуцентів(У р) при скороченні видового розмаїття (//). Ці характеристики включаються до інтегральногопоказник порушення цінотичного клімаксу

Видова різноманітність найбільш ефективно оцінюється за допомогою індексів, які характеризують вирівняність виду, що зустрічається. Вона має тенденцію до збільшення в ході сукцесії (відповідно за порушення клімаксу - до зменшення). Видова різноманітність може бути оцінена за допомогою інформаційної функції (ентропії)

деrij - число особин видуi -й у пробі зN особин.

На основі перерахованих показників критичний стан екосистеми відносять до одного з таких варіантів, що відрізняються від благополучного стану (табл. 4.6).

Варіанти стану екосистем 1

Таблиця 4.6

1 Красілов В. А.Указ. тв.

Для обчислення показника скорочення видової різноманітності оцінюють потенційну різноманітність на основі залежності між числом видів і площею:

деHd - потенційна кількість видів екосистемиd (Зони лиха);Нс - число видів аналогічної екосистеми, що охороняється у заповідному режимі;Sd, Sc - відповідні площі;х - коефіцієнт, який набирає значення від 0,22 до 0,30 (у наближених розрахунках приймається, що десятикратному збільшенню площі відповідає дворазове збільшення числа видів).

При оцінках та прогнозуванні стану екосистем з погляду їх стійкості дуже важливим є уявлення про лімітуючих факторів. Вони обмежують можливості існування екосистеми, незважаючи на те, що інші характеристики інших факторів можуть залишатися дуже благополучними.

У ролі лімітуючих можуть виступати фактори, присутні не тільки в мінімальних, а й у максимальних кількостях (закон толі-

ронтності В. Шелфорда).Діапазон між мінімумом та максимумом визначає величину витривалості (толерантності) організму до цього фактора (рис. 4.8). У ролі лімітуючих чинників для екосистем найчастіше виступають температура, світло, наявність біогенних речовин, течії та тиск у середовищі, пожежі.

Мал. 4.8.

Одним із «практичних додатків» закону Шелфорда в екологічному нормуванні є встановлення гранично допустимих значень різних факторів: ВЗУТ, ОДУ, ГДК – для випадків забруднення навколишнього середовища, гранично допустимих рівнів впливу фізичних факторів (рівні шуму, вібрації, випромінювань).

Оцінка екологічного стану території має проводитись з урахуванням:

• - площі прояву негативних змін, оскільки за рівного ступеня деградації ділянки території можливість відновлення обернено пропорційна її площі;
• - Просторової неоднорідності розподілу ділянок різного ступеня деградації на досліджуваній території;
• - Зміни показників у різних природно-кліматичних зонах.

ним рядам спостережень. Для прогнозу погіршення екологічної обстановки та проведення заходів щодо її стабілізації та покращення необхідно оцінювати спрямованість та швидкість деградації екосистем за напруженої екологічної ситуації. Віднесення території до того чи іншого ступеня деградації екосистем проводиться на підставі табл. 4.1.

Таким чином, оцінка стійкості екосистем проводиться на основі просторовихі тимчасових(Динамічних) ознак з виділенням ряду додаткових показників, які іноді мають більший відгук на зміни екосистем залежно від видів впливів. На підставі узагальнення результатів польових досліджень виявлено, що надійними індикаторами стійкості чи деградації земель є:

• - основні характеристики рослинності (загальної, підземної, мертвої та живої надземної біомаси, проективного покриття);
• - морфологічні характеристики (потужність органогенного шару); агрохімічні характеристики (зміст гумусу, фосфору,

• - водно-фізичні характеристики (повна, капілярна та молекулярна ємність запасів доступної вологи);
• - Теплофізичні характеристики;
• - стійкість та деградованість ґрунтово-рослинного покриву; динаміка основних характеристик біопродуктивності ґрунтово-

рослинного покриву у його самовідновлення;

Протиерозіонпа стійкість.

Деградація екосистем (зокрема, ґрунтово-рослинного шару) супроводжується процесами їхнього природного чи штучного самовідновлення, оцінити які можна за допомогою критеріїв (табл. 4.7).

Таблиця 4.7

Критерії оцінки деградації наземних екосистем 1

1 Критерії оцінки екологічної обстановки територій виявлення зон надзвичайної екологічної ситуації та зон екологічного лиха.

Деградація навколишнього середовища – це процес, внаслідок якого знижується здатність екосистем підтримувати сталість якості життя, а саме погіршення властивостей підземних та поверхневих вод, гірських порід, газових складових (компонентів) природного середовища внаслідок природної та техногенної зміни умов її еволюційної трансформації. Вона зводиться до двох аспектів: погіршення природного середовища та життя людини в результаті природних явищ (виверження вулканів, повені, землетрусу, цунамі та ін.) або при господарській діяльності людини (знищення природних екосистем, забруднення тощо); погіршення умов проживання людини у штучно створеному ним середовищі, наприклад, у місті, за рахунок наростаючої зміни компонентів навколишнього середовища (забруднення повітря, води, ландшафтів тощо). Деградація компонентів природного середовища неминуче призводить до згасання її живих (біотичних) компонентів та умов життєзабезпечення та життєпроживання. Природні зміни в екосистемах, як правило, відбуваються дуже поступово і є складовою еволюційного процесу. Проте багато змін викликані такими зовнішніми впливами, яких система не пристосована.

Основні чинники деградації навколишнього середовища: 1) Демографічне некероване зростання населення планети - головна причина розвитку глобальної екологічної кризи, яка спричинила інші кризи (виснаження ресурсів, забруднення геосфер, негативні кліматичні зміни і т.д.). Зростання чисельності населення супроводжується аномальним територіальним розподілом його з допомогою формування мегаполісів з млн. жителів. Саме мегаполюси стали найбільшими та найнебезпечнішими забруднювачами навколишнього середовища та згубниками природи, її «раковими пухлинами». Сьогодні енергетичні об'єкти, промисловість та транспорт споживають стільки кисню, скільки його вистачило б для дихання 43 млрд осіб. Якщо людство витрачатиме воду такими ж темпами, що прискорюються, як і до цього часу, то до 2100 р. запаси прісної води остаточно вичерпаються. Сьогодні на всі живі істоти біосфери негативно діють понад 50 тисяч. хімічних речовин, які використовує людина. 2) Зменшення біорізноманіття Вчені стверджують, що в найближчі роки через техногенні зміни в навколишньому середовищісвіт може втратити понад 1 млн. видів рослин та тварин. Швидкість вимирання видів сьогодні у 1000 разів перевищує природну. Близько 10% видів рослин зони помірного клімату та 11% видів птахів світу опинилися під загрозою зникнення.

Біологічна різноманітність - це запорука стійкості, витривалості як окремих екосистем, і біосфери загалом. Екологічні взаємодії різних видівживих істот із довкіллям формують екосистеми, стану яких залежить життя людей. Зменшення біорізноманіття – це серйозна втрата біосфери, одна з головних екологічних проблем сучасності. Масштаби знищення людиною тропічних лісів, у яких живе 50% всіх тварин на планеті та росте 50% усіх рослин, стали загрозливими (особливо у Бразилії та Індії), а кількість людей, існування яких залежить від тропічних лісів, становить 200 млн. Середньостатистичний європеєць витрачає 500 л прісної води на добу, а мешканець Центральної Африки – 8 л; дефіцит прісної води стає все гострішим у всьому світі. Сьогодні на Землі під загрозою знищення опинилося близько 25 тис. видів рослин, 72 млн. га тропічних лісів. Щодня на планеті зникає від одного до десяти видів тварин, щотижня – щонайменше один вид рослин.

Сьогодні в Африці кількість великих ссавців становить лише 10% від тієї, що була там 100 років тому. Ще 30 років тому на цьому континенті жили 100 тис. носорогів, а нині – менше 4 тис. Щороку понад 6 млн. га земель перетворюються на пустелі. 3) Урбанізація Як бачимо, глобальні негативні біологічні та кліматичні зміни (спустелювання, деградація грунтів, біосфери, зменшення біорізноманіття, почастішання кислотних дощів, розвиток парникового ефекту та збільшення розмірів озонових "дір") в атмосфері походять від неконтрольованого, не узгодженого з законами природи діяльності людини.

І чим активніша ця діяльність, тим сильніша зворотна реакція Природи. Яскравим прикладом цього є регіони великих міст, промислових та енергетичних центрів практично в усьому світі, де за комфорт люди розплачуються хворобами, стресами, неповноцінними дітьми, скороченням тривалості життя, виродженням. Візьмемо наприклад Москву та Київ через негативний вплив комплексу техногенних факторів на мешканців Москви та Києва тривалість їхнього життя за останні 30 років скоротилася в середньому на 5-6 років, смертність збільшилась у 1,5-2 рази, захворюваність (особливо дітей) підвищилася у кілька разів. Порівняно з Європою смертність дітей у цих містах на сьогодні вища у З рази, а середня тривалість життя чоловіків (57-58 років) – менша на років. Крім того, у дітей шкільного вікуспостерігають зниження коефіцієнта інтелектуальності. 4) Загибель водних екосистем Величезна кількість отруйних речовин, що накопичуються навколо міст, промислових центрів і перенасичених хімічними добривами та пестицидами сільськогосподарських угідь, виноситься поверхневими та ґрунтовими водами в річки, а звідти – у моря та океани. До них додаються забруднювачі, що переносяться вітром, нафтопродукти від аварій танкерів і від роботи нафтопромислів, побутові стоки міст і селищ, розташованих на узбережжях. Підприємства хімічної промисловості, а також ті, що виробляють добрива, щорічно скидають до річок та водойм України близько 50 млн. т агресивних речовин, у яких містяться, зокрема, фенол, фтор, пестициди, формальдегід.

Почала різко знижуватися біопродуктивність колись найбільших рибних районів, зменшився промисел, настали важкі часи для рибальського флоту. Нещодавно в Мексиканській затоці біля гирла річки Міссісіпі, яка виносить великий обсяг дуже забруднених вод, утворилася величезна «мертва зона» (площею понад 4 тис. км2). Все частіше такі зони утворюються у гирлах Дунаю, Дніпра, Дністра, Південного Бугу. Вже багато років «цвітуть» наші Дніпровські водосховища, в яких продовжується накопичення забруднювачів, а біомаса стає дедалі меншою, життєстійкість та продуктивність водних організмів знижуються. Триває накопичення забруднювачів, а біомаса стає дедалі менше, життєстійкість та продуктивність водних організмів знижуються. Хижацький промисел риби у Світовому океані та внутрішніх морях останніми роками призвів до катастрофічного зменшення рибних запасів у всьому світі, до повного зникнення деяких цінних видів риб. А в озерах Північної Америки та Скандинавії риба періодично гине через підвищення кислотності води (випадають кислотні дощі, принесені з промислових районів Великобританії та Північної Європи)

5) Деградація грунтів Останнім часом багато проблем у людства виникло також через безжальну експлуатацію земельних угідь. У всьому світі швидкими темпами відбуваються деградація та ерозія ґрунтів. Як відомо, для утворення шару родючого ґрунту потрібні тисячі, навіть мільйони років. Сучасна людина здатна зруйнувати ґрунт за 1-2 роки. Підраховано: щорічно з земель, що обробляються, виноситься понад 25 млрд. т корисних речовин. За оцінкою Міжнародного Ґрунтового центру (Нідерланди), внаслідок діяльності людини вже деградувало понад 15% усієї площі світової суші, причому близько 6% земель знищено водною ерозією, 28% – вітровою, 12% – засолено через неправильне зрошення, близько 5% виведено з обороту в результаті перехімізації та фізичної деструкції (витоптування худобою, розробка кар'єрів, екстенсивне переорювання та ін). Таким чином людина сама себе позбавила багато мільйонів гектарів землі-годувальниці. Щорічно землі України втрачають 24 млн. т гумусу (перегною), що визначає родючість ґрунтів. Тому що ґрунти стали неродючими, активізувалося спустошення і продовжується вирубування лісів, лише в 21 державі Африки в мм постраждали близько 30 млн. осіб, 10 млн. людей змушені були змінити місце свого проживання, ставши «екологічними» біженцями.

6) забруднення атмосфери. Величезну тривогу у світі викликає перезабруднення атмосфери шкідливими газами, що призводить до збільшення площ озонових "дір" та активізації розвитку парникового ефекту на планеті. Перше явище спричинило зниження захисної дії озонового шару від сонячного ультрафіолетового випромінювання і, як наслідок, - масові захворювання людей (рак шкіри, опіки, втрата зору) та тварин - дельфінів, китів, які проживають під озоновими дірками (Австралія, Південна Аргентина, Ірландія). , Скандинавія). Парниковий ефект призводить до потепління клімату, танення льодовиків, значного глобального підвищення рівня Світового океану, змін режиму утворення циклонів і ураганів, порушення функціонування, навіть деградації екосистем окремих районів суші.

Щогодини на нашій планеті: 6-8 га продуктивної землі стає пустелею; 2 тис. дітей помирають з голоду; 55 осіб гинуть від отруєння пестицидами та іншими хімічними речовинами; 1 тис. чоловік помирає від отруєння водою; 2 тис. т кислотних дощів випадає у Північній півкулі. Щохвилини: Знищується понад 20 га тропічних лісів; Використовується близько 159 л; Знищується 50 т родючих ґрунтів; Викидається в атмосферу понад 12 тис. т вуглекислого газу.

Наслідки деградації довкілля: 1. Зміна туристичної карти світу. Глобальне потепління призводить до танення снігів і льодовиків, так, наприклад, в Альпійських горах за останні роки суттєво скоротився гірськолижний сезон, крім того було скорочено або змінено багато популярних гірськолижних трас. А на Середземномор'ї та в Північній Африці страждає пляжний відпочинок, адже більшість людей, які воліють проводити відпустку влітку, разом з дітьми, змушені відмовлятися від поїздок у цю пору року в ці регіони через надто велику спеку. 2. Поширення тропічних захворювань у районах із помірним кліматом. Вже зараз медики констатують, що у багатьох південних районах Середземномор'я тропічні бактерії почали чудово виживати, у результаті почастішали випадки захворювання на малярію в районах, де раніше такого не спостерігалося. 3. Збільшення кількості захворювань на алергію. У повітрі довкола нас величезна кількістьхімічних речовин, які негативно позначаються на здоров'я. Вони руйнують роботу іменної системи, і навіть викликають різні форми алергії. Причому особливо це відбивається на здоров'я дітей! 4. Вимирання різних видів тварин та рослин. Від танення льодовиків страждають північні тварини та рослини, більш південні гинуть від посух. Багато видів риб вимирають від забруднення води. Відбувається деградація навколишнього серед, через дуже швидко змінюються умови існування більшість видів тварин і рослин не здатні до них пристосуватися, в результаті вони вимирають. Тим самим порушується життєвий циклвсього живого Землі. 5. Міграції населення. Вони відбуваються через зміни клімату у бік підвищення температури та посух, затоплення прибережних районів та різних техногенних катастроф. В результаті в багатьох районах світу спостерігається перенаселення, інші ж стають неживою пустелею, що призводить до збільшення різних конфліктів, зростання злочинності та голоду.

Нераціональне землекористування призводить до деградації наземних екосистем. Маються на увазі такі процеси, як зведення лісів, ерозія, засолення та забруднення ґрунтів, опустелювання і, як наслідок, падіння продуктивності ґрунту, зниження врожаїв, висихання поверхневого шару ґрунту, овроутворення, наступ піщаних дюн на зрошувані землі, знищення врожаїв .д.

Зведення лісів - серйозна проблема не тільки тому, що ліс - це природний ресурс надзвичайної важливості для людини, яка не може бути відновлена ​​в короткі терміни, виникає також величезна кількість побічних ефектів. Воно є головною причиною таких екологічних проблем, як опустелювання, деградація ґрунтів, повінь, утворення селевих потоків, замулювання водотоків, руйнування ареалів диких тварин, вимирання видів тварин та рослин тощо.

Росія має більш ніж одну п'яту світових лісових ресурсів, з них 79,6% хвойні ліси, 2,7% твердолисті і 17,7% м'яколистяні. За п'ятирічний період ліси загинули площею 1,5 млн. га. Що призводить до відома лісів у Росії?

Пожежі. У районах Сибіру та Далекого Сходу вони часто мають глобальний характер. У період 1988 - 1993 р.р. у Росії сталося 122,8 тисячі лісових пожеж, що охопили 5,1 млн. га лісової площі. На думку фахівців, площа гарів та загиблих деревостанів у країні втричі перевищує площу рубок.

Промислові рубки. У 1988 – 1993 pp. у Росії рубки виробляли площі 8,8 млн. га, а лісовідновлення – лише з 7,2 млн. га.

Втрати заготовленої деревини (особливо в Сибіру та на Далекому Сході) . Лісозаготівля проходить із значними втратами деревини. У 1993 р. вона становила 4,9 млн. м3 деревини. Це створює додаткову пожежну небезпеку, що сприяє виникненню вогнищ шкідників.

Незаконні порубки. Хоча обсяги заготівлі деревини в Росії в останні роки скоротилися, проте фахівці вважають, що значний обсяг заготовленої деревини просто не враховується. За даними Державної лісової служби Росії, незаконні порубки 1993 р. зросли проти 1992 р. в 2,8 разу. Почастішають випадки незаконного вивезення деревини за кордон. За даними МВС Росії, лише у 1993 р. запобігли незаконному вивезенню за кордон 157,4 тис. м3 лісу та пиломатеріалів.

Шкідливі комахи та хвороби. Експерти щорічно реєструють осередки комах та хвороб на площі від 1,5 до 2,5 млн. га.

Поразка промисловими викидами. В цілому по Російської Федераціїпромисловими викидами уражено понад 780 тис. га лісу, зокрема 380 тис. га загинули чи усихають. У районі Норильська знищено близько 300 тис. га. Територія лісів, заражених внаслідок ядерних аварій та випробувань ядерної зброї, становить 3,5 млн. га.

Опустелювання - процес, в результаті якого зменшується продуктивність земель, схильних до посухи. Опустелювання може відбуватися внаслідок зведення лісів, нераціонального землекористування, посухи, перевипасів худоби, нераціонального зрошення (заболочування та засолення) тощо.

Інша причина, що призводить до опустелювання, - Перевипас худоби. Зі збільшенням поголів'я худоби зростає навантаження на пасовища, і водночас падає їхня продуктивність. Перевипас веде до:

Зменшення кількості підніжного корму та їстівної рослинності;

Заміщення багаторічних видів рослин однорічними, які не здатні вберегти ґрунт від ерозії;

Збивати пасовищ копитами худоби;

Дестабілізації піщаних дюн внаслідок того, що худоба поїдає рослинність на їх гребенях;

Погіршенню здоров'я тварин та постійним падінням надоїв молока та виробництва м'яса.

Фахівці ООН (програма ЮНЕП) підрахували, що через опустелювання до кінця ХХІ століття людство втратить третину орних земель. Воно є однією з причин деградації ґрунтів та в Російській Федерації. Нераціональне використання земель, зокрема безконтрольний випас худоби, призвело до появи єдиної в Європі пустелі “Чорні землі” у Калмикії. Вчені підрахували, що й процес триватиме тими самими темпами, то через 15 – 20 років площа опустелених земель у цій республіці досягне 1 млн. га. Крім того, опустелювання піддаються землі на вирубках в Республіці Комі.

Щорічно у Південному регіоні піски займають 40 – 50 тис. га. Лише у Прикаспії пісками зайнято близько 800 тис. га. Також відзначається збільшення площі збитих пасовищ. За п'ять років з 1985 р. у Дагестані, Саратовській та Астраханській областях ці площі зросли на 1426 та 394,2 тис. га відповідно.

Деякі заходи, запропоновані для вирішення проблеми опустелювання, включають поліпшення якості землекористування, раціональну іригацію, дбайливе поводження зі худобою, доцільне використання пасовищ і зменшення поголів'я худоби і відновлення лісів. Інші заходи передбачають відновлення пустельних земель, "соціальне лісокористування" (коли місцеві жителі беруть на себе відповідальність за збереження лісів навколо їхніх сіл), створення лісонасаджень.

Засолення грунтів ( вторинне засолення;мається на увазі, що господарська діяльністьлюдини посилює природні процеси засолення ґрунтів ) -процес деградації грунтів, зазвичай пов'язаний з непомірним поливом зрошуваних земель у посушливих районах, як результат нераціональної іригації. Спочатку відбувається підтоплення та заболочування землі. Це призводить до того, що солоні ґрунтові води виходять на поверхню, якщо дренажні системи не відводять їх. Площа засолених грунтів у Росії – 36 млн. га (18% загальної площі зрошуваних земель). Засолення ґрунтів знижує врожайність сільськогосподарських культур, аж до повної втрати та вилучення земель з обігу.

Цей процес послаблює біологічний кругообіг речовин. Зникають багато видів рослинних організмів, з'являються нові рослини - галофіти (солянка та ін). Зменшується генофонд наземних популяцій, посилюються міграційні процеси.

Ерозія ґрунтів (від латів. erosio – роз'їдання) – руйнування та знос верхніх найбільш родючих горизонтів і підстилаючих порід вітром (вітрова ерозія) або потоками води (водна ерозія). Землі, що зазнали такої руйнації, називають еродованими. Ерозія грунту може бути внаслідок промислових та сільськогосподарських робіт (промислова ерозія), військових дій – воронки, траншеї (військова ерозія) тощо. Пилові бурі та водні потоки здатні за лічені години знести до 10 – 15 см верхнього шару ґрунту, найбагатшого гумусом (у природних умовах гумусовий шар ґрунту утворюється зі швидкістю 2 – 3 см за 100 років).

Ерозія істотно негативно впливає на стан грунтового покриву, а в багатьох випадках руйнує його повністю. Падає біологічна продуктивність рослин, знижуються врожаї та якість зернових культур, бавовни, чаю тощо.

Розглянуті процеси деградації грунтів призводять до того, що у всьому світі скорочуються площі орних земель, знижується врожайність продовольчих культур. Усе це разом із неухильним зростанням населення Землі неминуче веде до проблеми нестачі харчових ресурсів, яка загострюється і процесом урбанізації, тобто. зростанням міст та міського населення. При цьому із сільськогосподарського обігу вилучається велика площа орних земель та сільгоспугідь. Зростання міст, а разом з ним автотранспорту та промислових підприємствпризводить до збільшення ступеня забруднення навколишнього природного середовища та до деградації екосистем.

Вихід із становища поряд з раціональним природокористуванням(воно має суттєво уповільнити процеси деградації екосистем, тобто звести їх до рівня природних) бачиться у подальшому проведенні селекційної роботиз виведення більш продуктивних сортів рослин та тварин, а також у застосуванні сучасної біотехнології,в основі якої лежить так звана генна інженерія;вона за допомогою методів молекулярної біології та генетики дозволяє цілеспрямовано конструювати нові, неіснуючі у природі поєднання генів. Все це дає можливість вирощувати рослини і тварини (трансгенні) із заздалегідь заданими споживчими властивостями (нині точаться дискусії про те, чи можна споживати такі трансгенні культури без шкоди для здоров'я людей і чи не приведе їх споживання до генних мутацій).

До недавнього часу головною проблемоювиживання людства була проблема війни та миру, а в наші дні більшість фахівців сходиться на тому, що такою стала глобальна екологічна проблета,пов'язана з деградацією навколишнього природного середовища.

Добре відоме висловлювання великого російського вченого академіка В. І. Вернадського, зроблене ним ще в 30-ті роки. XX ст., про те, що людство нерозривно пов'язане з матеріально-енергетичними процесами в біосфері і взяте в цілому, воно стає потужною геологічною силою. Але це тим більше відноситься до другої половини XX ст., До епохи НТР - часу небаченого раніше розвитку і перетворення світової економіки, прогресу продуктивних сил. Однак такий розвиток все більшою мірою став здійснюватися без урахування можливостей навколишнього природного середовища, допустимих господарських навантажень на нього, потенційної ємності біосфери.

Характеризуючи загальний стан навколишнього природного середовища, вчені різних країн зазвичай використовують такі визначення, як «деградація глобальної екологічної системи», «екологічна дестабілізація», «руйнування природних систем життєзабезпечення» тощо. ») прямо йдеться про «страшну» екологічну ситуацію, що складається у світі. Приблизно таких оцінок дотримуються і російські вчені – екологи, географи та інших наук.

Академік М. М. Моїсеєв з великою тривогою писав про загрозу втрати стійкості (стабільності) біосфери як цілісної системи, частиною якої є людство. В. І. Данилов-Данільян і К. С. Лосєв вважають, що в наші дні сталося «зіткнення цивілізації» з біосферою, яка протягом 4 млрд років співіснувала з обстановкою, що постійно змінювалася, і знаходила способи виживання, але нині таке співіснування виявилося порушеним. Внаслідок деформації та руйнування природних екосистем на великих територіях механізм біотичного регулювання навколишнього середовища перестав діяти нормально. Приблизно таку оцінку давали і дають сучасному стану біосфери академіки І. П. Герасимов, А. В. Яблоков, В. М. Котляков, К. Я. Кондратьєв, такі видні фахівці в цій галузі знань, як Н. Ф. Реймерс, А. М. Рябчиков, В. Г. Горшков, К. М. Петров, В. С. Преображенський та багато інших. А М. М. Родзевич нещодавно звернув увагу на негативні геоекологічні наслідки мілітаризації, які продовжують позначатися й у наші дні.

При характеристиці деградації глобальної екологічної системи більшість вчених посилаються на так званий принцип Ле-Шательє.Цей принцип, запозичений зі сфери термодинамічних рівноваг, проявляється у тому, що зміна будь-яких змінних у системі у відповідь зовнішні обурення відбувається у напрямі компенсації цих обурень. Така ж компенсація характерна і для кругообігу біогенної речовини в природному середовищі, але тільки доти, поки збудження не починають перевищувати певних порогових значень. А оскільки в наші дні допустимий поріг обурення в біосфері перевищений, вона вже не може компенсувати зміни щільності біологічних речовин на одиницю поверхні Землі. Це означає втрату необхідної нею стійкості.

Можна стверджувати, більшість вітчизняних і зарубіжних вчених сходяться у думці у тому, що з сучасного етапу розвитку людської цивілізації характерно наростання глобальної екологічної кризи.Це поняття означає напружений стан відносин між людством та природою, виникнення невідповідності між розвитком продуктивних сил та виробничих відносин, з одного боку, та біосферними процесами – з іншого. Зазвичай підкреслюється, що з екологічної кризи характерно як вплив людини на природу, а й різке збільшення впливу зміненої людьми природи в розвитку людського суспільства. Але при цьому наголошується також, що така криза є оборотним станом, у якому людина виступає активно діючою стороною. Це означає, що в результаті цілеспрямованих зусиль він може бути ослаблений або навіть подоланий. На відміну від кризи екологічна катастрофа– це незворотне явище, в умовах якого людина виступає як пасивна, страждаюча сторона.

Екологічні кризи неодноразово траплялися і в історичному минулому. Вчені вважають, що першою з них була криза збирання та примітивного промислу, яка сталася ще наприкінці раннього палеоліту. Друга криза була пов'язана з збідненням мисливських ресурсів під час останнього льодовикового періодуі початку голоцену, коли почали зникати великі хребетні тварини – так звана мамонтова фауна (його зазвичай називають кризою консументів – рослиноїдних та хижих тварин). Третя криза була викликана засоленням ґрунтів та деградацією поливного землеробства 3–4 тис. років тому, після неолітичної революції та появи землеробства та скотарства. Четверта криза, яка називається кризою продуцентів (тобто зелених рослин, що здійснюють фотосинтез), пов'язують із початком масового зведення лісів, яке ще в давнину почалося в деяких районах Азії, потім продовжувалося в Середземномор'ї, у всій Європі, а після Великих географічних відкриттів поширилося по всьому світу. Втім, К. С. Лосєв зазначає, що ці кризи мали переважно регіональний і навіть локальний характер.

Що ж до сучасної, справді глобальної екологічної кризи, він став проявлятися ще на початку ХХ ст., але особливо жахливі масштаби набув вже наприкінці століття.

З певною мірою умовності всю проблему деградації глобальної екологічної системи можна розчленувати на дві складові: 1) деградацію навколишнього природного середовища внаслідок нераціонального природокористування; 2) деградацію цього середовища внаслідок забруднення її відходами людської діяльності.

Яскравими прикладами деградації навколишнього природного середовища в результаті нераціонального природокористування можуть служити дані, що вже наводилися в тексті теми II, про порушення глобального балансу невідновлюваних і відновлюваних природних ресурсів, порушення, які вже призвели до таких негативних наслідків, як виснаження деяких мінеральних ресурсів, ерозія ґрунтового покриву. , заболочування та опустелювання, вирубування та деградація великих лісових масивів (яка відбивається в прогресуючому знелісуванні), скорочення біологічного різноманіття на Землі.

Друга причина деградації світової екологічної системи – забруднення її відходами виробничої та невиробничої діяльності людини. Кількість цих відходів останнім часом набула розмірів, які стали загрожувати самому існуванню цивілізації. І цілком можна погодитися з академіком М. М. Мойсеєвим, який зауважив, що «жоден живий вид не здатний жити в середовищі, утвореному покидьками його життєдіяльності».

Під антропогенний забруднення навколишнього природного середовищарозуміють комплекс різних впливів людського суспільства на це середовище, які призводять до збільшення рівня вмісту в ній шкідливих речовин або підвищення концентрації наявних. Таке забруднення загрожує здоров'ю людини, стану довкілля. Воно обмежує можливості її подальшого розвитку людської цивілізації. Про те, наскільки різноманітним за складом та наслідками воно може бути, свідчить малюнок 127. Аналізуючи його, слід розрізняти дві категорії – кількісного та якісного забруднення.

Кількісний забрудненнямможна назвати повернення в навколишнє природне середовище тих речовин і сполук, які зустрічаються в ньому в природному стані, але в набагато менших кількостях, а внаслідок зростання різноманітних антропогенних відходів зростають у багато разів.

Наочним прикладом такого роду є з'єднання заліза та інших металів, видобуток яких у ряді випадків вже перевищує розміри їх глобальної міграції, що, у свою чергу, призводить до зростання металізаціїдовкілля.

Інший приклад такого ж роду – збільшення викидів вуглекислого газу (діоксиду вуглецю, СО), що загрожує людству глобальним потеплінням внаслідок дії парникового ефекту. Зміна газового балансу атмосфери у зв'язку із збільшенням вмісту СО 2 та інших парникових газів вже призвела до того, що порівняно з кінцем ХІХ ст. середньорічна температура повітря біля Землі збільшилася приблизно на 0,6 °C.

Мал. 127.Джерела забруднення, поширення забруднюючих речовин та наслідки їх впливу (за «Екологічним енциклопедичним словником»)

Найбільш виразно підвищення середньорічних температур почало відчуватися ще 1980-х рр., коли спекотними виявилися осінь, літо. Ця ж тенденція збереглася у 1990-х роках. та на початку XXI ст. Так, літо 2003 р. принесло рекордну температуру для Західної Європи. У Німеччині, Франції, Іспанії літні місяці виявилися найспекотнішими за історію спостережень (з 1861 р.). Спека викликала посуху та лісові пожежі, призвела до смерті 20 тис. людей. А влітку 2006 р. хвилі розпеченого повітря обрушилися вже на весь світ. У США (Каліфорнія) температура піднімалася до +50 ° C, у Китаї (Сіань) - до +43 ° і навіть у Санкт-Петербурзі до +34 °. Внаслідок цього загинуло багато посівів, відступили льодовики, почастішали стихійні лиха.

Але ще більшу загрозу для навколишнього середовища становить якісне забруднення,пов'язане з надходженням до неї невідомих природі речовин та сполук. Головну роль у тому числі грають хімічні продукти, особливо продукти органічного синтезу. Загальний асортимент їх перевищив 100 тис. найменувань, причому щонайменше 5000 їх виробляються більш-менш масовому масштабі. В результаті відбувається негативний процес хітизаціїнавколишнього середовища, який іноді небезпідставно називають її отруєнням.

Останнім часом увагу вчених особливо привертають хлорфторвуглецеві сполуки (ХФУ, фреони), які мають суто антропогенне походження. Цю групу газів широко використовують як холодоагентів у холодильниках та кондиціонерах, у вигляді розчинників, розпилювачів, стерилізаторів, миючих засобів та ін. Хоча була відома і парникова дія хлорфторвуглеців, їх виробництво продовжувало досить швидко зростати, досягнувши вже 1,5 млн т. Воно й продовжувало зростати, якби не було виявлено вкрай негативного впливу фреонів на озоновий шар атмосфери.

Гіпотеза про руйнування озонового шару хлорфторвуглецями була висунута ще в середині 1970-х років. Але спочатку вона не викликала великого інтересу і опинилася в центрі уваги вчених лише через десять років. Незабаром весь механізм цього процесу було з'ясовано в деталях. Було доведено, що, накопичившись у тропосфері, хлорфторвуглеці проникають звідти в стратосферу і каталізують (насамперед завдяки виділенню вільного хлору) реакції розкладання озону, тонкий шар якого розташований на висоті 20–30 км. В результаті почалося руйнування цього шару, що виконує найважливішу функцію щита біосфери, що оберігає все живе Землі від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Було встановлено, що за останні 25–30 років через зростання викидів фреонів (а також оксидів азоту) захисний озоновий шар атмосфери зменшився приблизно на 2 %, а за іншими даними – навіть на 2–5 %. Здається, це дуже невелике скорочення. Але, по-перше, за розрахунками вчених, зменшення озонового шару лише на 1% призводить до посилення ультрафіолетового випромінювання на 2%. По-друге, у Північній півкулі вміст озону в атмосфері зменшився вже на 3%, причому в зимові місяці, коли низькі температури особливо сприяють руйнівному впливу фреонів на озоновий шар, зниження може сягати й 5%. Особливу схильність до Північної півкулі впливу фреонів можна пояснити і з економіко-географічних позицій: адже 31 % фреонів виробляють США, 30 – Західна Європа, 12 – Японія, 10 % – країни СНД. Нарешті, по-третє, треба мати на увазі, що в деяких районах нашої планети час від часу стали виникати такі «озонові дірки», які відрізняються значно сильнішим руйнуванням озонового шару.

Перша така «дірка» була виявлена ​​над Антарктидою в 1978 р. Спочатку її вивчали із супутників Землі, потім – з наземних станцій, і в 1985 р. англійські вчені опублікували сенсаційне повідомлення про те, що щороку в жовтні над Антарктидою кількість атмосферного оз. 40-50%, а іноді падає і до нуля. При цьому розміри «дірки» коливаються від 5 до 20 млн км 2 (рис 128). У першій половині 1990-х років. міжнародні дослідження в Антарктиді було продовжено. Вони показали, що «озонова діра» не лише продовжує виникати, а й збільшується у розмірах. Наприклад, особливо яскраво вона була виражена в 1992 році.

Друга подібна «дірка» була виявлена ​​над Арктикою. Хоча вона виявилася не настільки великою і до того ж складається з кількох «дір» меншої площі, інтенсивності та тривалості, для населення північних широт Євразії вона може становити значно більшу небезпеку, ніж величезна «озонова діра» над безлюдною Антарктидою. А в середині 1980-х років. зміст озону почав зменшуватися і над територією середніх широт Північної півкулі. Наприкінці 1994 р. виникла величезна озона аномалія над територією зарубіжної Європи, Росії, США. На початку 1995 р. було зареєстровано рекордне (на 40%) падіння вмісту озону над територією Східного Сибіру. Навесні 1997 р. знову спостерігалося аномально низький вміст озону над Арктикою та значною частиною Східного Сибіру. Діаметр цієї "озонової дірки" становив приблизно 3000 км.

Мал. 128.«Озонова діра» над Антарктидою 1997 р.

Природно, що особливу проблему представляє радіоактивне забрудненнянавколишнього середовища, що виражається у підвищенні природного рівня радіоактивних речовин, що містяться в ній, внаслідок випробувань ядерної зброї та аварій на АЕС. До 2000 року у світі було проведено приблизно 1850 випробувань ядерної зброї, причому наслідки атомних вибухів в атмосфері мали глобальний характер. Найбільш небезпечні для людини ізотопи цезію і стронцію, які адсорбуються на ґрунті і потім харчовими ланцюгами потрапляють в організм людини.

У разі екологічної кризи вчені різних країн становлять екологічні прогнози. Здебільшого вони радше песимістичні, ніж оптимістичні. Це стосується і прогнозів вітчизняних учених.

Однак у результаті багато залежатиме від того, наскільки дієві заходи зможе протиставити світове співтовариство деградації світової екологічної системи, що відбувається.

Підтримка нормального функціонування наземних екосистем залежить від чотирьох факторів: якості води, якості ґрунту, якості повітря та збереження біорізноманіття.Якість води.Життя у звичайних її формах залежить насамперед від кисню, що вивільняється при фотосинтезі з молекул води (H 2 O). Вода, що заповнює океани, озера та річки, покриває понад дві третини земної поверхні. Запаси її містяться також у льодах полярних шапок та льодовиків, у вигляді ґрунтових вод, а також в атмосфері у вигляді пари та дрібних крапель.Надлишок біогенних елементів. Про якість води найчастіше судять за двома показниками, саме по концентраціям у ній розчинених сполук азоту і фосфору. Обидва ці елементи абсолютно необхідні завершальній стадії процесу фотосинтезу – серії біохімічних реакцій, у ході яких рослини, використовуючи енергію сонячного світла, синтезують різноманітні органічні речовини, що забезпечують їх існування та зростання. У «нормальних» умовах азот і фосфор зустрічаються у низьких концентраціях і майже повністю споживатися рослинами під час життєдіяльності. Якщо ж у зовнішнє середовище з тих чи інших причин цих елементів починає надходити дуже багато, їх надлишок вже є забрудненням середовища. Основне джерело додаткової кількості азоту і фосфору в прісних водах - це вимивання (дощем і снігом, що тане) мінеральних (неорганічних) добрив з оброблюваних земель.

Нагромадження в екосистемі надлишку біогенних елементів (насамперед азоту та фосфору) веде до порушення біологічної рівноваги, що проявляється у стрімкому збільшенні чисельності та біомаси якихось окремих компонентів співтовариства. Однак для інших видів того ж співтовариства дисбаланс, що виник, може виявитися згубним. Так, за наявності у воді озера дуже великої кількості біогенних елементів у ньому розростаються водорості, і вони досягають настільки високої чисельності, що можуть витратити майже весь вільний кисень, що міститься у воді, і викликати загибель риб (т.зв. «замор»).