Антропогенные воздействия и направления этих воздействий

     В экологических системах, где принимает  участие человек, двуокись углерода поступает в атмосферу также  и в результате сжигания растений в качестве топлива.

     Круговорот  кислорода заключается в том, что атмосферный кислород используется растениями и животными при дыхании (сжигании пищи), в результате которого освобождается энергия, вода и двуокись углерода в фотосинтезе, при котором освобождается кислород, после чего цикл начинается снова.

     Более сложным является круговорот азота, самым большим резервуаром которого служит атмосфера (около 80%). Поскольку большинство растений и животных не может использовать атмосферный азот (N₂), то он конвертируется почвенными азотфиксирущими бактериями, корневой системой бобовых растений и цианобактериями в нитриты (NO^-₂), а затем в нитраты (NО^-₃). Этот процесс получил название нитрификации. Растения восстанавливают нитраты, т. е. уеваивают азот и синтезируют белки. Круговорот азота далее заключается в том, что почвенные микроорганизмы разрушают животные отходы и остатки мертвых организмов, в результате чего освобождается аммоний, который конвертируется нитрифицирующими бактериями в растворимые соли нитратов, используемые в производстве белков в растениях. В результате поедания растений травоядными животными растительные белки в их организме превращаются в животные.

     В процессе гниения трупов растений и  животных денитрифи-цирующие бактерии превращают нитраты в свободный азот (NO₂ ® NО^-₂ ® N₂O ® N₂), который уходит в атмосферу, но азотфиксирую-щие бактерии снова конвертируют атмосферный азот в органические соединения, доступные для усвоения растениями.

     Свободный азот конвертируется в нитраты также  электрическими зарядами (молнией). Искусственное  добавление азотных соединений в  почву связано с использованием химических удобрений.

     Большое значение в природе имеет круговорот воды. Он осуществляется за счет солнечной  энергии, но регулируется со стороны  организмов. Под влиянием Солнца моря и океаны подвергаются испарению. Эта  вода в форме «испарений» (пара) поступает  в атмосферу, а затем выпадает в виде дождей на сушу, после чего через реки и грунтовые воды снова  попадает в моря и океаны. Значительная часть воды, имеющейся на суше, поглощается  и испаряется растениями. Но некоторая  часть воды в клетках растений подвергается фотолизу, в результате чего она разлагается на кислород и водород. Кислород уходит в атмосферу, а водород включается в состав органических соединений клеток.

     4.Устойчивость  экосистем. Сукцессии

     Важнейшим свойством экологических систем является их устойчивость, т. е. постоянство, которое поддерживается цепями питания. Именно благодаря постоянству цепей  питания в природе поддерживается экологический гомеостаз. При этом важно заметить, что устойчивость экологических систем имеет исторический характер, а регуляция тех немногих экологических систем, в которых  человек не имеет значения, обеспечивается такими факторами, как конкуренция, миграция, хищничество, недостаток корма  или питательных веществ в  почве, болезни, температура и другими  естественными факторами.

     Напротив, в экологических системах, где  сообщества людей имеют важное значение, в качестве регулирующих механизмов действуют не только механизмы, названные выше, но и механизмы, действующие непосредственно в человеческом обществе. Ими являются законы, общественное мнение, поощрения и наказания, снабжение и потребление, конкуренция, образование, воспитание навыков экологической культуры, здравоохранение и т. д. Благодаря этим и другим экономическим, социальным и политическим механизмам каждая социальная группа сохраняет свой рабочий баланс в изменяющихся условиях окружающей среды, что оказывает существеннейшее влияние на устойчивость экологических систем.

     Следовательно, природные и общественные механизмы  способны поддерживать экологическое  равновесие и, следовательно, поддерживать динамический баланс между видами в  экологических системах и между  разными экологическими системами, в разных географических зонах.

     Наряду  с устойчивостью, экологическим  системам присуща так называемая экологическая сукцессия, заключающаяся  в смене сообществ организмов в ходе исторического развития природы, т. е. в замене одних сообществ  растений и животных (их видов) в  экосистеме растениями и животными  других сообществ (видов).

     Для экологической сукцессии, как исторического  процесса, характерен ряд закономерностей. Прежде всего, процесс экологической сукцессии весьма длителен во времени, поскольку он заключается не в быстрой и внезапной замене одних сообществ другими, а в медленной и нерегулярной замене одних видов животных или растений в сообществах другими видами, но после того, как начался процесс изменения абиотических факторов, т. е. изменяются условия абиотической среды.

     Условия, создаваемые организмами видов, начинающих сукцессий первыми, благоприятствуют затем для внедрения в экологическую  систему организмов других видов, которые, как правило, оказываются лучше  адаптированными к изменившимся условиям. Благодаря этому они быстрее заменяют организмы, ставшие менее приспособленными к новым условиям существования. Таким образом, развитие новых экологических систем (в результате сукцессии) начинается с замены первичного сообщества растений и животных более совершенными сообществами растений и животных. В конечном итоге в экологической системе устанавливается постоянное сообщество, которое разрушается лишь при воздействии на экосистему каких-либо сильнодействующих факторов.

     Сообщества  организмов, которые в течение  длительного периода существования  экологических систем не сменяются  на другие сообщества, называют климаксными. Те же сообщества, которые появляются в результате сукцессии, получили название сериальных.

     Обычно  сукцессии совершаются в течение  длительных промежутков времени, составляющих сотни или тысячи лет. Однако если же экологические системы подвергаются внешним воздействиям, то сукцессии  происходят быстрее. Можно сказать, что в результате внешних воздействий  на экологическую систему нарушается экологическое равновесие, т. е. происходят изменения (нарушения) в природе.

     Таким образом, нарушения в природе  являются результатом нарушения  экологического равновесия, разрушения исторически сложившихся экологических  систем.

     Изменения сообществ в результате сукцессии  заключаются в изменении видового состава растений и животных. Видовое  разнообразие в новых сообществах  зависит от многих факторов, начиная  от устойчивости отдельных видов К сукцессиям и вхождения их в новые сообщества и заканчивая растениями и животными, легко заселяющими территории, подвергавшиеся хозяйственному воздействию со стороны человека.

     Вернемся  к озеру, избранному в качестве примера  экологической системы. Типичным примером сукцессии является подсыхание и загрязнение озера травянистой растительностью, превращение его в болото, а затем в неудобье, загрязненное кустарником.

     Несомненно, что наряду со сменой растительности здесь происходит и смена животного  мира. Очень иллюстративным, возможно, глобальным примером сукцессии является подсыхание Аральского моря, которое сопровождается появлением на месте бывшего морского дна новых сообществ растений и животных, включая мелких млекопитающих.

     5.Антропогенные  воздействия и  направления этих воздействий

     На  примитивных стадиях своего развития человек был одним из равных видов (среди растений и животных) в  экологических системах. По этой причине  регулирующие механизмы в тогдашних  экологических системах действовали  так, как будто бы в них нет  человека. Однако с тех пор, как  человек стал важным, а затем и  доминирующим видом в экологических  системах, регулирующие механизмы стали  ослабевать или совсем разрушаться. Причины заключаются в воздействии  человека на биосферу, начала которых восходит к неолиту.

     Однако  на ранних этапах истории человека эти воздействия были незначительными. В последующем же они стали  нарастать. Обратив на это внимание, В. И. Вернадский назвал ту часть биосферы, на которой особенно сильно сказывается  деятельность человека, ноосферой.

     Особенно  прогрессирующий характер воздействий  на биосферу отмечается в новейшее время, когда деятельность человека в биосфере по многим направлениям необратимо стала глобальной, когда  его жизнь стала определяться потреблением и выбросами в гигантских размерах. Ниже показано, какими будут потребление и выбросы в ближайшее десятилетия на одного человека, начиная с 1972 г. 

     Оценка  непрерывно повышающихся все время  темпов потребления и выбросов приводит к заключению, что сохранение имеющейся  тенденции может даже увеличить  показатели, приведенные выше.

     Направлений воздействия человека на биосферу (антропогенных  факторов) очень много. Воздействия  человека на биосферу настолько значительны, что они, как считал В. И. Вернадский, создают новую оболочку Земли — ноосферу. Однако здесь мы рассмотрим лишь некоторые из этих направлений, обратив внимание на их «результативность» и на то, что человек еще не сумел изобрести механизмы, которые бы поддерживали стабильность в модифицированных им экологических системах, членом которых он является сам и которые обеспечивают его пищей и материалами, позволяющими дальнейшее развитие цивилизации.

     Среди важнейших направлений в деятельности человека в биосфере следует назвать  в первую очередь производство пищи, производство энергии, производство промышленных материалов и химический синтез, транспорт  и хозяйственную деятельность. Особое значение имеет военная деятельность в виде войн и различных вооруженных  конфликтов. Заслуживают особого  внимания вопросы, касающиеся возможного использования ядерного оружия.

     Производство  пищи. В ходе своей истории человечество всегда сталкивалось с необходимостью обеспечения себя пищей, причем эта  проблема решалась разными способами. В течение первых тысячелетий своей истории наши предки были хищниками и травоядными, а Земля в начальный период земледелия могла прокормить лишь 10 млн человек (рис. 219). Недостаток продовольствия сопровождается голодом.

     Впервые голод возник еще в древнем  Риме примерно 3,5 тыс. лет до н. э., а его вспышки сопровождают всю историю человечества, включая и наше время. В соответствии с существующими расчетами для обеспечения нормальной жизнедеятельности одного человека на протяжении 70 лет его жизни необходимо 50 т продовольствия со значительной долей белкового содержания. Сейчас население мира составляет свыше 6 млрд человек, но количества производимого белка достаточно для удовлетворения потребностей лишь половины мирового населения. Между тем по данным ООН численность населения Земли к 2020 г. превысит 7 млрд, а к 2025 г. — 8,46 млрд

     В частности, к 2025 г. население Китая составит 1,492 млрд человек, Индии — 1,445 млрд, Нигерии — 301 млн, США — 300 млн. По этой причине необходимо будет иметь продовольствия, как минимум, в два раза больше, чем сейчас.

     Одно  из традиционных направлений в производстве пищи заключается в рубке лесов  и распахивании новых земель. Уже  сейчас пахотные земли занимают 1,3 млрд гектаров (10% поверхности Земли). Однако неправильное распахивание земель ведет к эрозии почвы, к зарастанию ее сорняками. Больше того, введение в севооборот новых культур изменило содержание агроценозов, в результате чего в плодах некоторых культур стали обнаруживать ядовитые вещества. Например, в арахисе, зараженном Aspergillus flavus, обнаружен афлатоксин.

     Для достижения высоких урожаев прибегают  к обильному орошению посевов, но это ведет к засолению почв. Кроме того, прибегают к химическим удобрениям, вносимых в почву в  больших количествах, но не использованные растениями удобрения с дождевыми  или вешними водами выносятся в водоемы и «удобряют» их, вследствие чего в них усиленно размножается планктон, что изменяет водные экосистемы, ведет к экологической сукцессии с ее неблагоприятными последствиями.

     Для защиты растений в сельском хозяйстве  широко используют различные химические соединения в качестве пестицидов, гербицидов и дефолиантов, которых  в мире сейчас производится более  2 млн тонн ежегодно.