Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия

1. Антропогенное воздействие на биосферу

       1.1 Основные процессы  антропогенного воздействия

       На  всех стадиях своего развития человек  был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы.

       Человеку  приходится все больше вмешиваться  в хозяйство биосферы - той части  нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее  время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую  ситуацию на планете.

       Наиболее  масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными  ей веществами химической природы. Среди  них - газообразные и аэрозольные  загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого  газа в атмосфере.

       Дальнейшее  развитие этого процесса будет усиливать  нежелательную тенденцию в сторону  повышения среднегодовой температуры  на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее  уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может  вызвать существенные нарушения  газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы.

       В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние  на процессы, происходящие в биосфере. 

       1.2 Загрязнение атмосферы 

       В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.

       Сейчас  общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают  в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают  в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и  мышьяка; химические и цементные  заводы. Вредные газы попадают в  воздух в результате сжигания топлива  для нужд промышленности, отопления  жилищ, работы транспорта, сжигания и  переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие  непосредственно в атмосферу, и  вторичные, являющиеся результатом  превращения последних.

       Так, поступающий в атмосферу сернистый  газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида  с аммиаком образуются кристаллы  сульфата аммония. Подобным образом, в  результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между  загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные  признаки. Основным источником пирогенного  загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные  установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого  топлива.

       Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли - это  твердые или жидкие частицы, находящиеся  во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в  ряде случаев особенно опасны для  организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере  аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли  ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.

       Основными источниками искусственных аэрозольных  загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой  зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые  заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием  химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

       Фотохимический  туман представляет собой многокомпонентную  смесь газов и аэрозольных  частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога  входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.

       Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и  другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию  на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной  системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских  жителей с ослабленным здоровьем. 

       1.3 Загрязнение природных  вод 

       Всякий  водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека.

       Последствием  этих влияний является привнесение  в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие  в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач.

       Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

       Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство  из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые  металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой  цепи более высокоорганизованным организмам.

       Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия  пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей.

       Среди вносимых в океан с суши растворимых  веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке.

       Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые  сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода  может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

       Тепловое  загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий  возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и  некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях  обуславливает повышение температуры  воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в  прибрежных районах может достигать 30 кв.км.

       Более устойчивая температурная стратификация  препятствует водообмену между поверхностным и донным слоями. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.

       1.4 Загрязнение почвы 

       Почвенный покров Земли представляет собой  важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

       Открытие  пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных  вредителей и болезней - одно из важнейших  достижений современной науки. Сегодня  в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксидов серы, азота, углерода. Эти оксиды, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей", взаимодействуя с растениями, почвами, водами. 

3.Экологические  кризисы в истории  человечества

Введение

Глобальный экологический  кризис, охвативший биосферу нашей  планеты, заставляет с особым интересом  обратиться к истории былых экологических  кризисов. Наиболее известен и хорошо изучен кризис, прошедший в конце  мелового периода, вызвавший вымирание  динозавров и биоты мезозоя. Данный кризис открыл путь к развитию покрытосеменных растений, высших насекомых, млекопитающих животных и птиц.

Расцвет и угасание отдельных крупных ветвей организмов - естественный эволюционный процесс, который сопровождается изменением условий среды на Земле или  в крупных ее регионах. В конечном итоге большинству видов рано или поздно суждено вымирание. Некоторые  из них преобразуются в более  продвинутые в эволюционном отношении  типы, но большинство организмов, в  конце концов, не может приспособиться к постоянно возникающим новым  условиям среды или конкурировать  с более адаптированными видами и поэтому вымирает.

Таким образом, на пути эволюции возникали, перерождались  и вымирали различные общественные формации.

Общественные  формации (общество) - это особая, высшая ступень развития живых систем биосферы, которая проявляется в функционировании и развитии социальных организаций, институтов, движений, а также и  социальных противоречий (в рамках данной работы, экологических кризисов).

Практически все  живые существа на Земле находились в тесной взаимосвязи с природой и подчинялись общим экологическим  закономерностям.

Под природой здесь  целесообразно понимать единство пространства, времени, материи и процессов, обеспечивающих это единство.

Однако, в течение  последних 12 млн. лет в жестких  условиях физической и умственной нагрузки сформировался надсоциальный вид Homo sapiens sapiens (Человек разумный), который, научившись использовать преимущества своего высокого интеллекта и кровнородственных отношений, вышел из испытаний и стал хозяином всего живого на Земле.

Экологические кризисы в истории человечества

Рис. 1. Эпохи вымирания  и возникновения  семейств органического  мира

Корреляционное  взаимодействие между организмами  и окружающей средой представляет собой  наиболее важный фактор, определяющий расцвет и гибель эволюционных типов (см. рис. 1). Однако нет полного согласования между внешними событиями и экологическими кризисами, поэтому проблема массового вымирания не имеет однозначного решения.