Эксплуатация биологических ресурсов

ЛЕКЦИЯ28

Введение

Воздействие человека на окружающую его природную среду может рассматриваться в разных аспектах в зависимости от цели изучения этого вопроса. С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Исходя из взгляда на биосферу как глобальную экосистему, все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям: состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком им дано название экологического кризиса. Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:

- постепенное изменение климата планеты вследствие изменения баланса газов в атмосфере;
- общее и местное (над полюсами, отдельными участками суши) разрушение биосферного озонового экрана;
- загрязнение Мирового океана тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями, нефтепродуктами, радиоактивными веществами, насыщение вод углекислым газом;
- разрыв естественных экологических связей между океаном и водами суши в результате строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;
- загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ в результате химических и фотохимических реакций;
- загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы;
- опустынивание планеты;
- деградация почвенного слоя, уменьшение площади плодородных земель, пригодных для сельского хозяйства;
- радиоактивное загрязнение отдельных территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;
- накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически неразлагающихся пластмасс;
- сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;
- загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало изученной жизни в литосфере;
- массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение видов живого вещества;
- ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего урбанизированных территориях;
- общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;
- изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей, массовое размножение отдельных видов организмов;
- нарушение иерархии экосистем, увеличение системного однообразия на планете. (1)

Эксплуатация биологических ресурсов.

Катастрофические резуль­таты влияния человека на природу впервые были восприняты через список истребленных человеком видов растений и животных. Масшта­бы такого влияния впечатляющи: только за историческое время заре­гистрировано исчезновение более 100 видов крупных млекопитающих и примерно такое же количество видов и подвидов птиц. Среди них такие уникальные формы, как моа (Новая Зеландия), эпиорнис (Ма­дагаскар), дронт (остров Маврикий в Индийском океане), бескрылая гагарка (Исландия; последний экземпляр погиб в 1844 г.), Стеллерова корова (побережье Тихого океана ) и др.

Масштабы истребления животных неуклонно возрастали. Уже в палеолите древний человек, владевший оружием, начал оказывать влияние на численность животных. Примерно 100 тысяч лет назад не без участия человека в Европе исчезли лесные слоны и носороги; позднее та же участь постигла мамонта, шерстистого носорога, гигантско­го оленя. Около одной тысячи лет назад древними полинезийцами истреблены огромные птицы моа (Dinornis) в Новой Зеландии.

Начиная с 1600 г. процесс ис­требления млекопитающих и птиц начинает документироваться. Ус­тановлено, что процесс истребле­ния интенсифицировался на протяжении по крайней мере трех последних столетий На Кавказе за последнюю лет уничтожены: Лев (X В.), тур (XII в.),

кулан, гепард (XIII в.),бобр, лось (начало XIX в.), тарпан (XIX в.) зубр, тигр (XX в.).

Рекомендуемые материалы

Главные причины уничтожения птиц и млекопитающих — неуме­ренная охота и борьба с вредителями (табл. 1). При этих формах воздействия вымирание видов шло главным образом через нарушение механизмов воспроизводства популяций из-за резкого снижения их численности и плотности населения.

Таблица 1. Причины истребления видов млекопитающих и птиц в XVII—XX вв. (по Зедлагу, 1975 из. ГЛ. Новикова, 1979.)

Однако не меньшее число видов исчезло с лица земли по чисто экологическим причинам, таким, как коренное изменение свойствен­ных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появ­ления новых хищников, возбудителей болезней и т. п.

В первую очередь в число истребленных попадали относительно немногочисленные виды с ограниченным распространением. Но из­вестны и случаи исчезновения животных, отличающихся широким ареалом и высокой численностью. «Ретроспективно» удалось восста­новить судьбы некоторых из них. Например, странствующий голубь Ес1орistes migratorius в колоссальных количествах заселял Северную Америку от южной Канады до штатов Вирджиния и Миссисипи. Так, в 1871 г. в штате Висконсин колонии этих птиц занимали площадь 600 км² и насчитывали 136 млн. особей. Массовое истребление этого вида началось еще в начале XVII в. и проводилось всеми возможными способами, включая вырубку деревьев с гнездами (на одном дереве помещалось до 50—100 гнезд). Птиц использовали в пищу, скармли­вали свиньям. Масштабы истребления демонстрирует тот факт, что только в Мичигане в 1879 г. было добыто около миллиарда птиц. Но именно в конце XIX в. наступил крах: подорванная популяция оказа­лась не в силах скомпенсировать урон. В 1894 г. зафиксировано последнее гнездо, в 1899 г. убита последняя птица в природе, а в 1914 г. в зоологическом саду г. Цинциннати умерла последняя старая голубка. Характерна мемориальная доска, установленная в одном из парков Висконсина: «В память последнего странствующего голубя, убитого в Бабакоке в сентябре 1899 года. Этот вид вымер из-за алчности и легкомыслия человека».

Промышленное влияние на атмосферу включает изменение ее исходного естественного тазового состава — уменьшение содержания кислорода и существенное увеличение двуокиси углерода. По некоторым подсчетам, в развитых капиталистических странах суммарное количество потребляемого кислорода, включая его промышленное использование, более чем в 1,5 раза превышает его продукцию растениями на территории этих стран. Острота этой проблемы смягчается глобальностью процессов обмена газов в атмосфере в целом.

Более опасным представляется процесс постепенного накопления в атмосфере СО₂, в большом количестве высвобождаемого в различных промышленных процессах. На фоне уменьшения лесных площадей прогрессивное развитие промышленности и транспорта сдвигает ба­ланс СО₂ в атмосфере в сторону его увеличения. По некоторым расчетам к концу текущего - началу следующего столетия концент­рация СО₂ в атмосфере возрастет от 0,03 до 0,038-0,041 %. Уже сейчас локально концентрация СО₂ может увеличиваться до больших величин: например, зимой в воздухе над Парижем эта величина составляет до 0,071 %! Прогнозируемый результат процесса возрастания содержания СО₂ в атмосфере так называемый «парниковый эффект»: подсчитано, что удвоение современного содержания СО₂ вызовет повышение средней температуры на поверхности Земли на 4°С. Это существенно скажется на изменениях климата, уровня Мирового океана, характера живого населения планеты и т.д. По разным прогнозам этот пороговый уровень концентрации СО₂ может быть достигнут в сроки от 160 до 500 лет.

Наряду с изменением естественного соотношения газов в составе атмосферы, в последнее время наблюдается прогрессирующее загрязнение ее пылью и газообразными веществами промышленных выбросов. В частности, весьма опасными оказываются кислотные выбросы, а также иные токсичные газы. Подсчитано, что тепловая электростанция средней мощности только за час выбрасывает а атмосферу около 5 т сернистого ангидрида и 16- 17 т золы. Вокруг химических и металлургических комбинатов от вредных выбросов погибают леса, болеют люди и животные. В частности, остро стоит проблема загряз­нения воздуха оксидом углерода СО, выделяемым при работе двигате­лей внутреннего сгорания. Особенно опасно накопление этого газа в городах с их интенсивным автомобильным движением. Помимо СО в выхлопных газах содержатся такие токсичные компоненты, как оксиды азота, углеводороды, сернистый газ, свинец и др.

Пылевые загрязнения атмосферы помимо прямого патологического воздействия на дыхательные органы человека и животных снижают проницаемость атмосферы для солнечного излучения, а также участвуют в возникновении «парникового эффекта».

Промышленная деятельность человека приводит и к загрязнению почв. Основные компоненты такого загрязнения — промышленные и бытовые отбросы, отходы строительства, зола тепловых электростанций, выбросы пустой породы в местах разработки полезных ископаемых и т. п. Эти загрязнения не только скрывают под собой плодородный слой почвы, но и содержат ряд химических элементов, которые в больших количествах токсичны для растений и микроорганизмов: сера, молибден, медь, кадмий, цинк, мышьяк, алюминий, фтор и многие другие.

При геологоразведочных работах составные части промывочных жидкостей, используемых при бурении (каустическая сода, хлорид натрия), а также дизельное топливо, битум засоряют почвы и ведут к их засолению. В большинстве случаев это приводит к локальной гибели растительности.

Загрязнение почвы происходит и в результате сельскохозяйственной деятельности. Просачивание жидкого навоза из хранилищ на свинофермах загрязняет почвы и грунтовые воды. То же происходит при неправильном хранении минеральных удобрений, гербицидов, ядохимикатов, предназначенных для борьбы с вредителями, и т.п. Особая форма «биологического» засорения почв связана с внесение в нее с фекалиями домашних животных яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов. Это особенно характерно для пастбищ, приусадебных участков.

Почвенное загрязнение снижает площади земель, пригодных для сельскохозяйственного, рекреационного и других рациональных форм использования. Кроме того, попадая из почвы в грунтовые воды, загрязнители проникают в водную среду.

Большую экологическую опасность представляет широкое применение ядохимикатов в сельском хозяйстве, при озеленительных работах в городах и т. д. Рассчитанные на борьбу с вредными насекомыми и сорняками, пестициды ядовиты и для многих других живых организмов, а также для человека. Поэтому при использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза и свойственные ему регуляторные механизмы. В ряде случаев зафиксировано парадоксальное явление — применение ядохимикатов приводило к повышению численности вредителей за счет уничтожения их естественных врагов и паразитов. Передаваясь по пищевой цепи, токсиканты способствуют гибели хищных зверей и птиц, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Поиски выхода их этой острой проблемы видятся в двух направлениях: создание инсектицидов и гербицидов узконаправленного действия и разработка биологических (биоценотических) методов ограничения численности вредных в данных условиях видов.

Одной из острейших проблем современности стало загрязнение пресных вод. Рост численности населения и прогрессивное развитие различных отраслей промышленности ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов бытовыми и промышленными стоками. Многие из веществ, входящих в состав сточных вод, токсичны для человека и многих других живых организмов. В частности, весьма губительны для большинства гидробионтов отходы целлюлозно-бумажной промышленности. В водоемах, принимающих сточные воды таких предприятий, погибает почти все население беспозвоночных животных и рыб. Положение усугубляется тем, что окисление древесной массы связывает большое количество кислорода, приводя к общему дефициту его в водоеме.

Среди промышленных выбросов особую опасность для живого населения водоемов представляют нефтепродукты, кислоты, поверх­ностно-активные вещества, соли и различного рода токсиканты. «Букет» этих загрязнений вносит существенные изменения в водные экосистемы. Не говоря уже о гибели гидробионтов от токсичных выбросов, сток промышленных вод меняет степень солености водоема, величину рН, кислородный режим и многие другие параметры водной среды. Все это, как правило, ведет к обеднению видового состава водных биоценозов, снижению их продуктивности и устойчивости. Во многих водоемах загрязнение промышленными и сельскохозяйственными отходами приводит к замене основных промысловых рыб на менее ценные. Так, в большинстве озер и рек Европы сиговые, лососевые и осетровые рыбы оказываются в особо неблагоприятных условиях и постепенно замещаются более короткоцикличными карповыми и окуневыми (плотва, лещ, окунь, ерш).

Дополнительным источником загрязнения водоемов стали «кислые дожди», особенно характерные для Восточной Европы. Так, летом 1982 г. в Беларуси атмосферные осадки имели рН 5,5, а в Прибалтике — 4,7. На примере горных озер Швеции установлено, что при снижении рН воды от 5,5 до 5,0 из состава ихтиофауны исчезают хариус, арктический голец, налим. В озерах, где рН воды ниже 4,7—4,5, рыб практически нет.

Бытовые стоки, богатые органикой, ведут к повышению эвтрификации водоемов, неблагоприятно сказывающейся на их кислородном режиме и продуктивности. На базе обилия органических веществ идет усиленное развитие фитопланктона («цветение воды»), многих других гидробионтов, прибрежных зарослей высшей растительности. Но зато возникает дефицит кислорода, расширяется глубинная зона с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака и т. д. Это ведет к гибели ценных видов рыб и ухудшению питьевых качеств воды; многие эвтрофированные водоемы теряют хозяйственное значение.

Засорение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Принято считать, что уровень культуры выражается количеством потребляемой человеком воды. Это же относится и к уровню экономического развития страны. Так, для изготовления 1 т бумаги требуется 36 т воды, для такого же количества азотной кислоты — 300 т, синтетического волокна — 3600 т воды. Для производства 1 т зерна расходуется 500 т воды, а крупный металлургический комбинат потребляет воды примерно столько же, как город с миллионным населением. По современным данным ежегодный расход воды на земном шаре составляет порядка 150 км³, а возможный водозабор из рек и подземных источников — порядка 600 км³. Однако засорение источников пресной воды резко снижает этот потенциальный водозабор. Считается, что в реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается около 450 км³ сточных вод, притом лишь половина этого количества подвергается искусственной очистке, да и то не всегда в достаточной степени. Уже сейчас почти половина человечества испытывает «водное голодание», причем это относится и к высокоразвитым странам. В США, например, недостаток воды испытывает примерно 1/7 населения.

Засорение пресных вод имеет и более отдаленные последствия. Нарушения водных экосистем снижают уровень биологической самоочистки вод. В результате часть загрязнений попадает в морские водоемы.

Впрочем, воды Мирового океана загрязняются и более прямым путем. Многие акватории служат местами бесконтрольного сброса различных (в том числе и радиоактивных) отбросов. Даже центральные части Атлантического океана, по наблюдениям известного путешественника Тура Хейердала, сильно засорены отбросами с различных судов.

Особенно широко распространено и весьма опасно загрязнение морских вод нефтепродуктами. Широкие масштабы транспортировки их в танкерах повышенного тоннажа почти всегда сопровождаются потерями нефтепродуктов (хотя бы при промывке емкостей), а в ряде случаев — авариями с выбросом огромных количеств нефти и ее производных. Подсчитано, что в наши дни в воды Мирового океана попадает до 10 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно. Покрывающие поверхность воды нефтяные пленки нарушают обмен газами, теплом, влагой между гидросферой и атмосферой. В результате нарушаются условия существования планктона и других гидробионтов. В случаях аварий появление «нефтяных островов» вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Углеводородные компоненты нефти и продуктов ее переработки токсичны для многих беспозвоночных и для рыб, которые ими питаются.

Описаны и случаи пестицидного отравления морских рыб. Пестициды, попадая в воду, легко разносятся течениями. Результаты сказываются в уменьшении масштабов рыбного промысла. Так, в 40-х годах нашего столетия уловы сардины у калифорнийского побережья Тихого океана составляли 800 тыс. т., но уже к началу 60-х годов промысел почти закончился: рыба погибла от ДДТ, применявшегося в сельском хозяйстве.

Борьба с различными формами загрязнения биосферы — проблема, лишь условно относимая к экологическим. Разработка различного рода очистных сооружений — задача чисто техническая и во многом решенная, хотя и не всегда эти сооружения используются в должной море. Поэтому важен и юридический аспект проблемы — соблюдение законодательства, ограничивающего выброс промышленных отходов в окружающую среду.

Собственно экологической оказывается проблема нормирования допустимого уровня антропогенной нагрузки на конкретные экосистемы. Теоретическая база решения этой задачи лежит в изучении адаптивных возможностей конкретных видов по отношению к различным воздействиям на уровне организмов, их популяций и целых сообществ. В основе разработки нормативов различных воздействий должны лежать: 1) формализация основных понятий, характеризующих устойчивость биологических систем; 2) разработка принципов экстраполяции эффектов антропогенного воздействия с организменного уровня на популяционный; 3) применение методов математической экологии для обобщения результатов (В.Н. Большаков, В.С. Безель, 1990). На экосистемном уровне важной задачей оказывается развитие «экологического конструирования» в виде направленного формирования эко­систем на землях, опустошенных промышленным воздействием.

Следует отметить, что, несмотря на огромный «задел» в виде материалов о реакции организмов разных видов на отдельные экологические факторы и их комплексы, разработка на этой основе принципов экологического нормирования лишь только начинается.(2)

Заключение

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Эксплуатация скважин погружными электроцентробежными насосами.

Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды оказались в центре внимания мировой общественности, встал вопрос: сколько времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды пренебрежительного отношения к окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального экологического кризиса, спровоцированного деятельностью человека. Вместе с тем последние тридцать лет не прошли даром: создана более твердая научная основа понимания проблем окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические группы, приняты полезные законы и постановления, достигнуты некоторые международные договоренности. Однако ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, люди применяют все новые средства борьбы с загрязнениями на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы поставить под вопрос саму необходимость удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимание на собственный демографический взрыв, стирающий с лица земли природные экосистемы. Основной вывод из рассмотренного в учебном пособии материала совершенно ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу. Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:

- стабилизация численности населения;
- переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни;
- развитие экологически чистых источников энергии;
- создание малоотходных промышленных технологий;
- рециклизация отходов;
- создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания;
- сохранение биологического разнообразия на планете. (3)

Библиографический список

1. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология.

2. И.А.Шилов Экология:Учеб. Для вузов-М .:Высш.шк.,2003.

3. Стадницкий Г. В. Экология:Учеб. Для вузов-С.П.:Химиздат, 2001