Истощение озонового слоя Земли.



Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

В результате таких антропогенных процессов, как ракетная доставка веществ в стратосферу, полеты сверхзвуковых самолетов, серии высотных ядерных взрывов, использование фреонов, общее техногенное загрязнение воздуха и др., нарушается процесс естественной генерации и диссоциации озона. Химические и фотохимические реакции между озоном и веществами, попа­дающими в стратосферу, протекают здесь очень быстро. Однако диффузия этих веществ от приземного слоя в стратосферу — медленный процесс. Все уже выпущенное в атмосферу ко­личество соединений, разлагающих озон, через 20...30 лет уменьшит толщину озонового слоя на 16...17%. Этот процесс имеет целый ряд негативных экологических последствий.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г. когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры».

С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 20 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на З% - в летнее.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ - радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергия даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых - экологов, России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. В результате усиления воздействия УФ-лучей у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы организмов и усиленно размножаться устойчивые формы, токсичные для окружающей среды.

Расчеты показывают, что в случае 25 % разрушения стратосферного озона следует ожидать 35 %-ного снижения первичной продукции фитопланктона в поверхностных слоях океана и 10 %-ного во всем слое активного фотосинтеза. Фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе гло­бального фотосинтеза, и лишь 10 % снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб-, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется увеличение патологии, рост гибели мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной про­дуктивности Мирового океана.

У высших растений в условиях 10...20 %-ного разрушения озонового слоя наблюдается торможение роста, уменьшение про­дуктивности и изменение состава, снижающие пищевую цен­ность. Из 200 тестированных видов растений около 2/3 оказа­лись чувствительными к ультрафиолету. Наибольшая чувстви­тельность характерна для семейства тыквенных (огурцов, тыкв и дынь), у которых при 20 %-ном разрушении озона потери уро­жая могут достигать 90 %, и бобовых (гороха, сои) — потери урожая до 25...30 %.

Наука еще до конца установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее по мнению большинства ученых. более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглероодов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с вьщелением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конФеренции (1987 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50 %. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ - радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Кислотные осадки.

Асидификация — это природный процесс, вызванный антропогенной деятельностью и приводящий к повышению кислотной реакции атмосферы, гидросферы и педосферы. Еще в середине XIX в. обратили внимание на кислотные осадки, которые выпадали в окрестностях г. Манчестера (Англия). Английский ученый Р. А. Смит измерил кислотность атмосферных осадков и, обнаружив высокую концентрацию, назвал их кислотными дождями. Около 50 лет назад обратили внимание на увеличение кислотности внутренних вод, в частности озер Скандинавии. Впоследствии отметили ухудшение состояния почв и установили влияние возрастания кислотности на биологические компоненты ландшафтов. С течением времени повышение кислотности грунтовых вод, поверхностных водоемов и атмосферных осадков переросло в глобальную про­блему.

В естественных нормальных условиях атмосферные осадки обычно обладают нейтральной или слабокислой реакцией, т.е. щелочно-кислотный показатель рН равен или меньше 7. Принято считать, что кислотные осадки — это осадки, у которых рН меньше 5.

Кислотные осадки бывают двух типов: сухие, выпадающие недалеко от источника их поступления, и влажные, распространяющиеся на большие расстояния. Основными компонентами кислотных осадков являются аэрозоли оксидов серы и азота, а также аммиак, которые совместно или раздельно при взаимодействии с атмосферной или почвенной влагой образуют капельки серной, азотной и некоторых других кислот.

Кислотные осадки имеют как природное, так и антропогенное происхождение. Основными источниками естественных кислотных осадков являются извержения вулканов, лесные пожары, дефляция почв и др., а антропогенных кислотных осадков — процессы сжигания минерального топлива, главным образом каменного и бурого угля в тепловых электростанциях и котельных, в металлургии, нефтехимической промышленности, на транспорте и др. Вследствие того что мировое сообщество продолжает использовать в качестве основного источника тепловой энергии минеральные полезные ископаемые, происходит неуклонное ухудшение состояния атмосферы.

В настоящее время антропогенная эмиссия кислотных соединении вдвое превышает их суммарные естественные выбросы, а в северном полушарии это соотношение достигает 9: 1. В 1990 г. антропогенная эмиссия диоксида серы в атмосферу втрое превышала природные выбросы (соответственно 75 и 25 млн т в год).

В результате широкого использования ископаемого топлива в атмосферу кроме углекислого газа попадают вещества, образующие антропогенные кислотные осадки. Основные области распространения кислотных осадков — промышленные районы Северной Америки, Западной и Восточной Европы, Япония, Корея, Китай. Но этими регионами зона распространения кислотных выбросов не ограничивается. Медленно, но неуклонно начинает нарастать и доля развивающихся стран, особенно расположенных в Азии.

Другим источником кислотных соединений является сельское хозяйство. В настоящее время естественная фиксация соединений азота в процессе построения растительной массы уже не в состоянии обеспечить потребности земледелия в азотном биогенном элементе — наиважнейшем химическом элементе для жизнедеятельности организмов. Приходится увеличивать использование азотных удобрений и расширять площади под посевами бобовых и рисовых культур, которые обладают способностью фиксировать азот в почвенном слое.

В результате резко возросшего количества внесенных азотных удобрений и существующей эрозии почв часть азотных соединений выносится, напрямую попадая в атмосферу, или вовлекается в круговорот водными потоками.

Вклад России в глобальную эмиссию серы составляет 15 — 20 %, а оксидов азота 10— 15 %. Достаточно четко выделяются территории с повышенным уровнем кислотности осадков: запад и центр европейской части России, Урал, Кольский полуостров, Кузбасс. Внутри этих территорий имеются значительные площади, где выпадает ежегодно от 3 до 5 т серы и 1 — 2 т азота на каждый квадратный километр.

Антропогенная асидификация приводит к значительным изменениям состояния почвенного покрова, меняет рН поверхностных и грунтовых вод, ухудшает состояние лесов и растительного покрова в целом. Оксиды азота и серы, попадая в избыточном количестве в растения и накапливаясь в их клетках, затем отрицательно влияют на здоровье человека.

Кислотные осадки играют решающую роль в процессах выветривания алюмосиликатного исходного материала. Они увеличивают подвижность в ландшафте высокотоксичного для живых существ алюминия.

Ввиду того что кислотные осадки переносятся на значительные расстояния, возникла необходимость в международном сотрудничестве. Еще в 1979 г. была заключена европейская Конвенция, в которой приняли участие США и Канада, по трансграничному переносу загрязнений воздуха. Впоследствии к ней добавился ряд соглашений по сокращению эмиссии оксидов серы и азота.

Проблема обеслесения.

Леса играют важнейшую роль в формировании как глобального цикла воды, так и глобальных биогеохимических циклов таких элементов как углерод и кислород. Леса мира регулируют важные особенности климата и водного режима мира. Экваториальные леса являются особенно важным резервуаром биологического разнообразия, сохраняя 50% видов животных и растений мира на6%площади суши. Вклад лесов в мировые ресурсы не только значителен количественно, но и уникален, поскольку леса это источник древесины, бумаги, лекарств, красок, каучука, плодов и пр.

Леса с сомкнутыми кронами деревьев занимают в мире 28 млн. км2 при примерно одинаковой их площади в умеренном и тропическом поясе. Что касается лесов с разомкнутыми кронами различной площади проективного покрытия, то граница между лесом и нелесом может быть проведена лишь весьма условно, и критерии выделения лесов различаются от страны к стране и от места к месту. Согласно Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), в 1995 г. естественные и саженые леса покрывали 26,6% свободной от льда суши, или примерно 35 млн. км2.

В результате своей деятельности человек уничтожил не менее 10 млн. кв. км лесов, содержавших 36% фитомассы суши. Главной причиной уничтожения лесов была потребность увеличить, вследствие роста численности населения, площади пашни и пастбища.

Сокращение лесов умеренного пояса Евразии и Северной Америки отвечало необходимости расширения сельскохозяйственного производства. Сокращение площади лесов умеренного пояса остановилось в первой четверти XX века. Основные районы расширения пашни располагались в пограничных областях между территориями лесных и травяных формаций, таких как средиземноморские леса, лесостепь, прерии, леса областей достаточного увлажнения умеренного пояса.

В то время как обезлесение умеренного пояса к настоящему времени в основном прекратилось, сокращение площади тропических и экваториальных лесов продолжается. В некоторых развивающихся странах (например, в Малайзии, Таиланде, Индонезии, Филиппинах, Нигерии, Кот д'Ивуаре, Коста-Рике и др.) сокращение площади лесов происходит особенно быстро.

Существует много причин тропического обезлесения и комбинаций этих причин. Они различаются от страны к стране и от места к месту. В ряде стран, в особенности в бассейне Амазонки, имеются государственные программы хозяйственного освоения лесных территорий. Можно назвать следующие основные причины обезлесения:

Освоение новых земель под поля, плантации и пастбища как крестьянами-переселенцами, так и крупными фирмами (в основном, животноводческими). Новые дороги, прокладываемые в районах ос­воения, являются опорой для дальнейшей колонизации территории.

Если лес уже сведен, то проблема заключается в разработке методов устойчивого сельского хозяйства на расчищенных от леса участках. Эта проблема пока не находит успешных решений в полеводстве.

Расширение площади земли, используемой под подсечное земледелие, вследствие роста численности населения племен, практикующих этот метод землепользования.

Добыча древесины. В отличие от лесов умеренного пояса, в тропических лесах часто производится не сплошная, а выборочная рубка отдельных ценных видов деревьев. При их транспортировке из чащи к дороге гибнет значительное количество леса.

Помимо потребностей в ценной древесине, тропические леса удовлетворяют потребности местного населения в дровах.

Эффективное использование территорий влажных экваториальных лесов приносит немалые трудности. Основная масса биогенных веществ находится преимущественно в деревьях, и при вырубке удаляется вместе с ними, а почвы остаются мало плодородными. После вырубки лесов почвы подвержены также неблагоприятному воздействию прямых лучей солнца и сильных дождей. В почвах влажных тропиков отмечается дефицит фосфора и калия, а в сухих тропиках - азота. Плодородные почвы встречаются лишь в специфических местах, таких как склоны вулканов или поймы и дельты рек. В целом чем больше величина осадков за год и продолжительнее сезон дождей, тем сложнее вести сельское хозяйство.

Вследствие очень сложных связей в экосистемах, небольшие изменения в них могут привести к непредвиденным последствиям. Например, определенный вид дерева может оказаться ключевым в обеспечении существования ряда видов в засуху. Многие виды животных и растений нуждаются в большой площади для поддержания своего существования, что весьма затрудняет управление территориями. Некоторые виды играют особую, часто не вполне понятную роль в экосистемах. Это так называемые ключевые виды, требующие особого внимания.

В лесах умеренного пояса наибольшие проблемы встречаются в Российской Федерации. Россия отличается наибольшей площадью лесов на Земле, достигающей 7,7 млн. км2, что составляет 46% всех нетропических лесов мира. Расчетная лесосека страны (то есть ежегодный прирост древесины) используется лишь частично. Экономическая депрессия привела к сокращению объема добываемой древесины. В 1996 г. вырубка леса составила лишь 21,4% от расчетной лесосеки, но в некоторых районах Европейской России, например, в Татарстане, Коми и Чувашии она превышает 100%, то есть площадь лесов сокращается.

Во многих районах России первичные леса замещены вторичными. Часть лесов страдает от кислотных осадков, в особенности вокруг городов. Леса России несут большие потери от пожаров и вредителей, распространяющихся на площадях около 1 млн. га в год.

Вследствие общемировой роли лесов в стабилизации экосферы нужен глобальный подход к управлению ими. Необходимо разработать и принять международную конвенцию по лесам, которая определила бы основные принципы и механизмы международного сотрудничества в этой области с целью поддержания устойчивого состояния лесов и его улучшения.

Один из компонентов этого сотрудничества успешно функционирует. Это Международная Организация по древесине, объединяющая как страны-потребители, так и страны-владельцы лесных ресурсов.

 

Проблема опустынивания.

Существует неправильное представление о том, что опустынивание это наступление пустынь на более продуктивные территории. На самом деле Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием, заключенная в 1994 г., дает следующее определение процесса опустынивания: "Опустынивание означает деградацию земель в засушливых районах, которая происходит вследствие различных факторов, включая колебания климата и деятельность человека". И далее: "Деградация земель означает сокращение или полную потерю биологической или экономической продуктивности неорошаемых и орошаемых земель, или же пастбищ и лесов, вследствие использования земель, или других действий, ведущих к таким процессам как ветровая и водная эрозия почв, ухудшение физических, химических и биологических свойств почв, и к долгосрочной потере естественной растительности".

Почвы районов опустынивания отличаются низким плодородием, что в сочетании с малыми и изменчивыми осадками приводит к тому, что биологическая продуктивность в районах значительного опустынивания не превышает 400 кг/га в год сухого вещества.

В соответствии с климатическими условиями пустыни должны занимать в мире площадь около 48 млн. км2 (включая ледниковые покровы, то есть ледяные пустыни). Фактически, в соответствии с почвенно-ботаническими данными, их площадь достигает 57 млн. км2. Разность между этими двумя цифрами, равная 9 млн. км2, представляет антропогенные пустыни. Опустынивание различной степени развивается еще на 25 млн. км2.

Около 3/4 аридных территорий Африки и Северной Америки подвержены деградации, то есть опустыниванию. Одна шестая часть населения мира живет в зоне угрозы опустынивания. Мировые экономические потери от опустынивания, по состоянию на 1990 г., оцениваются в 42 миллиарда долларов ежегодно. В Российской Федерации опустыниванию подвержены территории, расположенные главным образом в бассейне Каспийского моря, в особенности Калмыкия.

Признаками опустынивания являются: сокращение степени покрытости почвы растительностью, увеличение отражательной способности (альбедо) поверхности почвы, значительная потеря многолетних растений, особенно деревьев и кустарников, деградация и эрозия почвы, кое-где наступание песков и засоление почв. Все эти природные процессы типичны для аридных ландшафтов, и они регулируются естественным образом. Но когда они взаимосвязаны с действиями человека, многие изменения становятся необратимыми.

С климатической точки зрения, согласно Международной Конвенции по борьбе с опустыниванием, зона риска опустынивания находится в следующих пределах:

Р/РЕТ = 0,05-0,65,

где Р - осадки за год, и PET - потенциальная эвапотранспирация. В эту категорию попадают аридные земли различной степени засушливости. Отметим как пока редкий случай использование геоэкологического критерия в международном юридическом документе.

Как видно из определения, опустынивание развивается вследствие неблагоприятного сочетания естественных и социально-экономических факторов.

Эффективная борьба с опустыниванием должна основываться на глубоком понимании системы взаимодействующих естественных и социально-экономических факторов и, в конечном итоге, на страте­гии социально-экономического преобразования стран, страдающих от опустынивания. Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием - один из основных механизмов участия всех стран мира в решении этой проблемы.

Проблемы сохранения биологического разнообразия Земли

Биологическое разнообразие - это совокупность всех форм жизни, населяющей нашу планету. Это то, что делает Землю не похожей на другие планеты Солнечной системы. Биологическое разнообразие - это богатство и многообразие жизни и ее процессов, включающие разнообразие живых организмов и их генетических различий, так же как и разнообразие мест существования, сообществ, экосистем и ландшафтов, в которых организмы существуют. Биологическое разнообразие делится на три иерархические категории: разнообразие среди представителей тех же самых видов (то есть на уровне генов), между различными видами и между экосистемами.

Генетическое разнообразие чрезвычайно велико. Под ним понимаются вариации генов внутри видов. До недавних пор изменения генетического разнообразия исследовались преимущественно на породах домашних растений и животных, а также на популяциях отдельных видов, находящихся в ботанических садах и зоопарках.

Что касается видового разнообразия, то до сего времени подсчеты числа видов на Земле, выполненные различными авторами, различа­ются на порядок. Среди растений и хордовых животных описаны 85- 90% видов, но во всех других таксонах описано много менее половины видов. Оценки общего числа видов, по данным различных авторов, находятся в пределах между 3,6 млн. и 112 млн. Столь большое различие связано преимущественно с тем, что число видов насекомых оценивается в пределах от 2 до 100 млн. видов, но даже если не принимать во внимание столь расходящиеся данные по насекомым, все равно уровень знания биологического разнообразия остается невысоким. Наиболее авторитетная оценка видового разнообразия, которая привлекла к этой работе около 1500 специалистов, выполнена в ЮНЕП в 1995 г. Согласно этой оценке, наиболее вероятное количество видов - 13-14 млн., из которых описаны лишь 1,75 млн., или менее 13%.

Наивысший иерархический уровень биологического разнообразия - экосистемный, или ландшафтный. Мелкомасштабные карты зональных типов ландшафтов мира или континентов по сути дела отражают это биологическое разнообразие высшего иерархического уровня.

Наибольшим видовым разнообразием отличаются нижеследующие ландшафты (в убывающем порядке): влажные экваториальные леса, коралловые рифы, сухие тропические леса, влажные леса умеренного пояса, океанические острова, ландшафты средиземноморского климата, безлесные (саванновые, степные) ландшафты. Богатство влажных экваториальных лесов особенно велико: например, на 200 га леса в Индонезии произрастает столько же видов деревьев, сколько их имеется во всей внетропической Северной Америке. Не меньшим видовым разнообразием отличаются коралловые рифы.

В последние десятилетия биологическое разнообразие стало привлекать внимание не только специалистов-биологов, но и экономистов, политиков, а также общественность, в связи с очевидной угрозой антропогенной деградации биоразнообразия, намного превышающей нормальную, естественную деградацию.

За последние 500 млн. лет на Земле было пять периодов массового исчезновения видов. Из них последний был примерно 65 млн. лет тому назад. Для восстановления биологического богатства каждый раз необходимо было примерно 10 млн. лет. В настоящее время, вследствие деятельности человека, имеется реальная опасность еще одного периода массового сокращения биологического разнообразия, но со скоростью, значительно превышающей как скорость в предшествующие периоды массового уничтожения, так и современную естественную скорость уничтожения и замещения видов.

Согласно "Глобальной оценке биологического разнообразия", 1995), перед угрозой уничтожения стоят более чем 30000 видов животных и растений. Скорость исчезновения видов млекопитающих в прошлом столетии в 40 раз превышала максимальные скорости, зафиксированные в геологическом прошлом. За последние 400 лет исчезли 484 вида животных и 654 вида растений.

Причины современного ускоренного снижения биологического разнообразия следующие:

Быстрый рост населения и экономического развития, вносящие огромные изменения в условия жизни всех организмов и экологических систем Земли.

Не принимаются во внимание долговременные последствия действий, разрушающих условия существования живых организмов, эксплуатирующих природные ресурсы и интродуцирующих неместные виды.

Рыночная экономика не в состоянии оценить истинную стоимость биологического разнообразия и его потерь.

Увеличение миграции людей, рост международной торговли и туризма.

Усиливающееся и распространяющееся загрязнение природных вод, почвы и воздуха.

К эффективным способам защиты биологического разнообразия относятся и международные соглашения, общее число которых в области охраны биологического разнообразия весьма значительно. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) приняла Международную конвенцию по охране биологического разнообразия, являющуюся центральной и важнейшей в этой области. Этот всеобъемлющий документ, обязательный к исполнению участниками Конвенции, ориентирован на вопросы использования и охраны биоразнообразия. Он требует, чтобы страны-участницы разработали и осуществляли стратегию устойчивого использования и защиты биоразнообразия. Конвенция обеспечивает форум для продолжения дискуссий по вопросам биоразнообразия.

Важным соглашением является Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения. К Конвенции присоединились более ста государств. Существует также ряд других конвенций, охраняющих различные аспекты биологических ресурсов и биоразнообразия: Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных, Конвенция по охране водно-болотных угодий, Конвенция по защите китов и др. Наряду с глобальными конвенциями существуют и многочисленные региональные и двухсторонние соглашения, регулирующие конкретные вопросы биоразнообразия.

 


Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 55; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!