Автор: Вронский В.А.  

Теги: экология   прикладная экология  

ISBN: 5-85880-099-8

Год: 1996

Текст
                    Рекомендовано Государственным комитетом
Российской Федерации по высшему образованию в качестве
учебного пособия для студентов вузов
Печатается по решению редакционно-издательской
комиссии геологогеографичсского факультета
Ростовского государственного университета
5.А.5РОНСКНЙ
ЛРиКААДНАЯ ЭКОАОТиЯ
Ростов-на-Дону
Издательство "Феникс'1
1996


Рецензенты: кафедра почвоведения и экологии Московского * университета по землеустройству (зав. кафедрой, доктор географ, наук, проф. В.МТЧрпахкн - член Российского комитета ЮНЕСКО по Международной программе "Человек и биосфера"); доктор географических наук, проф. Ю.А. Федоров (Гидрохимический институт Комитета по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды); Вронский В.А. Прикладная экология: учебное пособие. Ростов н/Д.: Изд-во "Феникс", 1996. 512 с. ISBN5-85880-099-8 В учебном пособии рассмотрены основные понятия, принципы и проблемы общей и прикладной экологии; построено по типу энциклопедического словаря: в. первой части даны понятия и термины по основам общей экологии, во второй - по прикладной. Представлено 200 микростатей, в которых с использованием новейших источникдв рассмотрены современные экологические проблемы как глобального, так и регионального масштаба (на примере России). Текст дополняют 60 таблиц и 80 рисунков. Наличие предметного указателя и указателя географических названий позволит студентам и учащимся быстрее находить ответы на интересующие их вопросы но экологическим проблемам* Пособие предназначено для студентов естественных факультетов (особенно географических и биологических) университетов и псдинститутов,_ для учителей средних школ, лицеев, колледжей. Может быть полезным для школьников, а также для широкого круга специалистов в области экологии, рационального природопользования и охраны окружающей среды. 0 4602000000-0>kS с * В М 175(03)-96 **•<*****• ISBN 5-85880-099-8 © Вронский В.А., 1996 ' © Изд-во "Феникс". Оформление, 1996
пРЕдисловт Природа - сфинкс. И тем она верней Своим искусом губит человека, Что, может статься, никакой от века Загадки нет и не было у ней. ФМ.Тютчев В настоящее время экология превратилась в одну из главенствующих междисциплинарных синтетических наук, решающую актуальную проблему современности - изучение взаимоотношений человечества с окружающей средой. Это связано прежде всего с негативными экологическими последствиями воздействия антропогенных факторов на биосферу Земли: парниковый эффект, кислотные дожди, истощение "озонового слоя", обезлеси- вание, опустынивание, угрожающее загрязнение среды различными токсикантами, обеднение и деградация природных экосистем и т.д. Прав был основоположник учения о биосфере акад. В.И. Вернадский (1965, с. 328), когда писал: "Лик планеты - биосфера - химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно*." Поэтому человечеству для своего дальнейшего существования необходимо заботиться о сохранении природной среды. Вышеперечисленные глобальные проблемы рассматривались на V Международном экологическом конгрессе (Япония, 1990), на конференции ООН по окружающей среде и развитию (Бразилия, 1992) и на XXVII Международном географическом конгрессе (США, 1992). На основе экологических принципов намечен ряд стратегических направле- 3
ний по уменьшению воздействия человека на природные экосистемы и улучшению состояния окружающей среды в ближайшем будущем. По основам общей экологии имеются учебники и учебные пособия отечественных и главным образом зарубежных авторов (Одум, 1975, 1986; Дажо, 1975; Дре, 1976; Риклефс, 1979; Троян, 1988; Би- гон и др., 1989 и др.), но по прикладной экологии, за исключением книги французского ученого Ф.Рамада (1981), они практически отсутствуют. Данное учебное пособие является одной из первых попыток по обобщению новейших материалов в области прикладной экологии, приобретающей особую актуальность в последние годы. Ведь и в наше время нельзя забывать слова Д.И. Менделеева: "У научного изучения предметов две основные или конечные цели: предвидение и польза'9. Учебное пособие построено по типу энциклопедического словаря, где материал расположен в алфавитном порядке, причем для лучшего восприятия и самостоятельного изучения студентами экологии понятия скомпонованы по. важнейшим разделам и проблемам данного курса. В первой части даны основные теоретические положения по общей экологии, во второй по прикладной. Текст дополняют рисунки, схемы и таблицы. Такая композиция книги, а также наличие предметного указателя и указателя географических названий позволят студентам и учащимся быстро находить ответы на интересующие вопросы по региональным и глобальным экологическим проблемам. При написании учебного пособия использован опыт чтения автором лекций по курсам общей и прикладной экологии на геолого-географическом факультете Ростовского университета, на ФПК руководящих работников и специалистов Госкомприроды РФ, а также в областном институте повышения квалификации и переподготовки работников образования. 4
Пособие предназначено для студентов естественных факультетов* университетов и пединститутов, для учителей средних школ, лицеев, колледжей. Может быть полезным для школьников, а также для широкого круга специалистов в области экологии, рационального природопользования и охраны окружающей среды.
Так что же такое экология? Этико-фило- софская концепция и форма защиты растений и животных? Движение протеста против ядерной энергетики и загрязнения? Неоромантическая тоска о возврате к Природе? Научная дисциплина, отпочковавшаяся от биологии? Или нечто, сочетающее в себе все? Франческа ди Кастри Экология - это наука, изучающая отношения организмов с окружающей средой. В идеале она стремится раскрыть и познать все многообразие взаимосвязей между населяющими нашу планету животными, растениями и средой их обитания... Экология - наука будущего, и возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса. Ф.Дре Нет ничего практичнее, чем хорошая теория. Л". Больцман ЧАСТЬ 1 основы оъщт экологии
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ - это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди них главенствующую роль играют климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, давление и др.)* затем идут эдафические (почвенные), важные для обитающих в почве животных; и «наконец, гидрографические, или факторы водной среды. Солнечная радиация является основным источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Так, суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 180-220 до 60-80 ккал/см2 год). На основе радиационного режима и характера циркуляции атмосферы выделяются на поверхности Земли климатические пояса. Однако солнечная радиация в свою очередь служит и важнейшим экологическим фактором, влияющим на физиологию и морфологию живых организмов. Существование на поверхности нашей планеты крупных зональных типов растительности (тундра, тайга, степи, пустыни, саванны, влажные тропические леса и др.) обусловлено в основном климатическими причинами; причем они тесно связаны с климатической зональностью. Помимо солнечной радиации непосредственно на климат конкретной зоны оказывают влияния: атмосферная циркуляция, характер подстилающей поверхности, рельеф и другие природные факторы. Как видно на рис. 1, на Русской равнине при движении с севера на юг по мере изменений комплекса абиотических факторов среды (температура, атмосферные осадки, испарение, уровень грунтовых вод, тип почв) происходит смена природных ландшафтов от тундровой зоны до полупустынь Прикаспийской низменности. Все составляющие 7
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ абиотических факторов среды более подробно будут рассмотрены ниже. Рис. 1. Влияние абиотических факторов среды на формирование различных природных зон Русской равнины (по Б.Гржимеку, i9S8) АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ (гидрографические) это физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов (гидробионтов). Известно, что вода характеризуется рядом специфических свойств: высокая теплоемкость, большая плотность, значительная вязкость, подвижность, прозрачность и пр. Здесь уместны слова французского писателя А.Сент- Экзюпери: "Вода!.. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь'9. На характер распределения водных организмов оказывают влияние плотность, соленость, световой режим, температура и пр. Так, плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные, морские звезды, погонофоры), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400-500 атм. Кроме того, плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для 8
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ бесскелетных форм, образующих экологическую группу гидробионтов - планктон. Также важную роль играет соленость: пресноводные формы не могут жить в морях, а типично морские - не переносят опреснения. Однако такие рыбы, как лосось, сельдь, всю жизнь про'водят в море, а для нереста поднимаются в реки. Температурный режим' водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с физическими свойствами воды, прежде всего ее высокой удельной теплоемкостью. Например, амплитуда колебаний температуры в верхних слоях вод океана составляет не более 10-15°С, а более глубокие слои водной толщи отличаются постоянством температуры (в пределах 3-4°С). В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительной степени распространены стенотермные организмы. Наиболее ярким примером являются рыбы-белокровки (около 18 видов), обитающие в холодных водах Антарктиды. Эти рыбы (размеры не более 60 см) уникальны в том, что у них в живом состоянии кровь не красная, как у всех позвоночных, а прозрачная или белая из-за полного отсутствия в ней красных кровяных телец. Кислород переносится не гемоглобином, а кровяной плазмой. Редукция эритроцитов является своеобразной адаптацией, способствующей понижению вязкости крови, что обеспечивает достаточное кровообращение при жизни в ледяных водах Антарктики. Большинство этих рыб обитает на глубинах от 5 до 340 м, однако отдельные виды (глубинная белокровка) встречаются на глубинах До 2000 м. Некоторые из них очень красивы, особенно йосорогая белокровка с ее флюоресцирующей пурпурной окраской (Карлтон-Рэй и др., 1988), Не менее важную роль в распределении водных организмов играет световой режим. Так, водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на 9
АДАПТАЦИЯ глубинах до 20-40 м, но если прозрачность воды велика, то встречаются до 200 м. Недавно у Багамских островов обнаружены фотосинтезирующие красные водоросли, успешно развивающиеся на глубине 265 м, куда проникает всего 0,0005% солнечной радиации. Также закономерно с глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной зоны океана. В глубоководной зоне широко распространена красная окраска, являясь как бы дополнением к сине-фиолетовому цвету на этих глубинах. Здесь красная окраска воспринимается как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов (красный окунь, различные ракообразные и пр.) В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (см. биолюминесценция). АДАПТАЦИЯ - процесс приспособления живых организмов к определенным условиям внешней среды. У организмов возникают и развиваются конкретные морфологические свойства, позволяющие им выжить и размножаться', значение которых зависит от тех или иных условий окружающей среды. Так, приспособительная окраска является одним из важных средств пассивной защиты организмов. Многие животные средних и высоких широт зимой имеют белую окраску (песец, заяц, горностай). Скрывающая (расчленяющая) окраска, связанная с чередованием на теле животных, (зебра, тигр) темных и светлых полос, приводит к тому, что они плохо видны на открытой местности (на расстоянии 50- 70 м). Наиболее ярким примером адаптации является мимикрия - подражание животных и растений определенным предметам неживой и живой природы. В 1862 году английский натуралист Генри Бейтс, изучая .животных в бассейне р. Амазонка, установил подражание незащищенного съедобного 10
АНАБИОЗ вида (имитатора) другому, неродственному ему виду, который невкусен или опасен для хищника (мимикрия Бейтса). Так, многие виды безвредных змей сходны по внешнему виду с ядовитыми; безвредные мухи и бабочки-стеклянницы часто подражают пчелам и орам и др. Такие имитаторы широко встречаются среди насекомых, амфибий, рептилий, птиц. Интересный вид мимикрии в 1878 году открыл немецкий зоолог Фриц Мюллер, изучающий насекомых в Бразилии. Это когда различные несъедобные виды животных имеют сходную предупреждающую окраску, которая всем им приносит пользу. Так, у многих видов пчел и ос на теле имеются желтые и черные полоски, и хищники, часто сталкиваясь с несколькими видами- имитаторами, привыкают избегать их, что выгодно всем видам, входящим в "кольцо мимикрии". Жуки-дровосеки могут подражать осам, муравьям и выглядеть как несъедобные жуки из других групп. Такая защитная окраска весьма необходима для лучшего выживания организмов. АНАБИОЗ (от греч. - оживление) - способность организмов переживать неблагоприятное время (изменение температуры, отсутствие влаги и пр.) в состоянии, при котором резко снижается обмен веществ и отсутствуют видимые проявления жизни. При наступлении благоприятных условий организм оживает. Некоторые живые организмы (коловратки, нематоды, тихоходки) способны выносить высыхание вплоть до полной потери жидкой воды. При этом совершенно прекращается обмен веществ, и организмы впадают в состояние полного анабиоза. Однако они способны восстановить активную жизнедеятельность при условии увлажнения и при соответствующей тешгературе окружающей среды. В состоянии анабиоза некоторые виды бактерий, а также коловратки и тихоходки, не теряя жизнеспособности, выносят охлаждение до -250'С. Явление пере- 11
хода в недеятельное или малоподвижное состояние известно и у многих вышестоящих по уровню организации животных (высших червей» моллюсков, насекомых и даже у позвоночных, в том числе млекопитающих). С анабиозом очень много общего имеет зимняя (при замерзании) и летняя (при обезвоживании) спячка животных. Однако для анабиоза характерно более глубокое подавление жизнедеятельности организмов. Явление анабиоза впервые было обнаружено и описано А.Левенгуком в 1701 г. Спячка зимняя (гибернация) - это состояние, подобное сну, в которое впадают млекопитающие к началу зимы в основном умеренных и высоких широт. Все жизненные процессы в этом состоянии сведены к минимуму. Так, зимняя спячка у млекопитающих (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и др.) длится с осени до весны (6-8 месяцев). Спячка летняя (эстивация) - неактивное состояние, подобное сну (летний покой) некоторых животных (грызунов) в аридных районах, помогающее им пережить сухой и жаркий сезон года. В Институте биофизики клетки РАН проведены интересные исследования процесса зимней спячки у млекопитающих и возможности использования данного механизма в прикладных целях. По данным С.Г.Колаевой (1993), во время спячки температура тела падает до 3-4°С, число сердечных сокращений - до 4-20 (вместо 500-700 в активном состоянии), число дыхательных движений - до 2-3 (вместо 100-150) и т.д. Спячка не является непрерывным процессом, а состоит из циклов (их продолжительность колеблется от 7 до 30 дней), за которыми следуют кратковременные пробуждения (от нескольких часов до суток). Для зимнеспящих животных (включая и зимний сон медведя) характерен особый вид пищевого поведения: длительное голодание во время спячки при отсутствии чувства голода, существование механизма поддержания веса тела. Все системы организма работают согла- 12
АРЕАЛ сованно, например, замедление кровотока могло бы привести к образованию тромбов, однако этого не происходит, так как в период спячки удлиняется время свертывания крови благодаря снижению численности тромбоцитов. Пробуждение из спячки кратковременный стремительный процесс; не более чем за три часа темпердтура тела поднимается до 37°С, потребление кислорода возрастает в 100-150 раз. Из безжизненного животное быстро превращается в активное, используя лишь собственные ресурсы. Практические аспекты "спячки" перспективны: в кардиологии - временный отдых больному сердцу, новые подходы к решению проблем онкологии, борьба с ожирением и ДР. АРЕАЛ - область распространения на земной поверхности систематической группы живых организмов или сообществ. Они бывают сплошные, когда организмы занимают территории без существенных перерывов, и прерывистые (дизъюнктивные). Границы их часто бывают климатически обусловлены (с учетом биотических факторов). Например, восточная граница распространения падуба в Западной Европе почти точно совпадает с январской изотермой 0°С (Вальтер, 1982). На рис. 2 показан ареал самшита вечнозеленого в Западной Европе. Род самшита представлен примерно 50 видами, но наиболее известным в культуре является средиземноморский самшит вечнозеленый. Область его распространения - Средиземноморье, а в бывшем СССР встречаются его отдельные подвиды: самшит колхидский в лесах Западного Закавказья и самшит гирканский (Талыш). Самшит вечнозеленый считается одним из наиболее теневыносливых древесных растений, его предельный возраст около 500 лет. Уникальным природным памятником является тиссо- самшитовая роща близ Хосты - почти сплошной мас- 13
АРЕАЛ сив самшита площадью 300 га (входит в состав Кавказского биосферного заповедника). Рис. 2(a). Распространение самшита вечнозеленого в Западной Европе. На рис. 2 (б) дан ареал маслины европейской, в основном связанный со странами Средиземноморья. Дикая маслина - вечнозеленое оливковое дерево, часто кустарник, входящий в состав жестколистных вечнозеленых лесов средиземноморской зоны. Он произрастает совместно с пробковым дубом, лавром благородным, земляничником, ладанником, миртом и др. Ареал дикой и культурной маслины почти совпадает, но только дикая маслина поднимается значительно выше в горы, так как она менее требовательна к климату и почвам. 14
АРЕАЛ Культура маслины известна почти во всех странах Средиземнсморья. В бывшем СССР культурные насаждения маслины имеются в Крыму, Закавказье и в Краснодарском крае. В культуре маслина доживает до 300-400 лет, а при благоприятных условиях до 1000 лет (Жизнь растений,, т. 5, 1981). Выделяют несколько типов ареалов: космополитные, эндемичные, реликтовые и др. Границы ареалов могут изменяться как под действием естественных (увеличение численности вида и др.), так и антропогенных факторов (вырубка лесов, распашка степей, загрязнение окружающей среды и др.). Рис. 2(6). Распрострлнение маслины европейской в Злпшдной Европе. 15
АТМОСФЕРА - газовая оболочка Земли, масса которой составляет 5,15 -1015 т. Главными составными частями атмосферы являются азот (78,08%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), диоксид углерода (0,03%), а остальные элементы находятся в весьма малых количествах: водород - 0,3-105%, озон 3,6 -10"5% и т.д. По химическому составу вся атмосфера Земли подразделяется на нижнюю (до 100 км) - гомосферу, имеющую состав, сходный с приземным воздухом, и верхнюю - гетеросферу, неоднородного химического состава. Для верхней атмосферы характерны процессы диссоциации и ионизации газов, происходящие под влиянием излучения Солнца. В атмосфере кроме указанных газов присутствуют также различные аэрозоли пылеватые или водяные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. Они могут быть естественного происхождения (пыльные бури, лесные пожары, извержения вулканов и ДР-)> Q также техногенного (результат производственной деятельности человека). Атмосфера подразделяется на несколько сфер: Тропосфера это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено более 80% массы всей атмосферы. Ее высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих или нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности. Поэтому она на экваторе простирается до высоты 16-18 км, в умеренных широтах - до 10-11 км, а на полюсах - до 8 км. Отмечено закономерное понижение температуры воздуха с высотой - в среднем на 0,6°С на каждые 100 м. Стратосфера - располагается выше тропосферы до высоты 50-55 км. Температура у ее верхней границы повышается, что связано с наличием здесь пояса озона. Мезосфера - верхняя граница этого слоя располагается до высоты 80 км. Главная ее особенность - резкое понижение температуры (минус 75-90°С) у ее верхней 1G
границы. Здесь фиксируются серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов. Ионосфера (термосфера) - располагается до высоты 800 км, и для нее характерно значительное повышение температуры (более 1000°С). Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы находятся в ионизированном достоянии. С ионизацией связано сведение газов и возникновение полярных сияний. Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на Земле. Экзосфера - располагается выше 800 км и простирается до 2000-3000 км. Здесь температура превышает 2000°С. Скорость движения газов приближается к критической величине 11,2 км/с. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли корону, простирающуюся до высот 20 тыс. км. Роль атмосферы для биосферы Земли огромна, так как она своими физико-химическими свойствами обеспечивает важнейшие жизненные процессы у растений и животных. АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ - это вода во всех видах твердой и жидкой фазы, которую получает земная поверхность из атмосферы. Они выпадают в виде дождя, снега, града, крупы и др. и являются одним из абиотических факторов, существенно влияющих на живые организмы. Кроме того, А.о. служат важнейшим фактором, определяющим миграцию и распространение загрязняющих веществ в окружающей среде. В общем круговороте влаги наиболее подвижны именно атмосферные осадки, т.к. объем влаги в атмосфере оборачивается 40 раз в году. Основными условиями возникновения осадков являются температура воздуха, циркуляция атмосферы, морские течения, рельеф. Существует зональность в распределении осадков по земной поверхности, выделяются следующие зонд (рис. 0)» 19
АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ 1. Влажная экваториальная (примерно между 20сс.ш. и 20вю.ш..): сюда входят бассейны р. Амазонки, Конго, побережье Гвинейского залива, Ин- до-Малайская область. Всюду выпадает более 2000 мм. Наибольшее количество осадков выпадает: на Рис. 3. Распределение атмосферных осадков 18
о. Кауаи (Гавайские острова) - 11684 мм и в Чер- рапундже (южные склоны Гималаев) - 11633 м. В этой зоне располагаются влажные экваториальные леса один из самых богатых типов растительности на земном шаре (более 50000 видов). на поверхности суши 19
БИОГЕОЦЕНОЗ 2. Сухие зоны тропических поясов (между 20°и 40°с.ш. и ю.ш.) - здесь доминируют антициклонические условия с нисходящими потоками воздуха. Как правило, количество осадков менее 200-250 мм. Поэтому в этих зонах сосредоточены самые обширные пустыни земного шара (Сахара, Ливийская, пустыни Аравийского полуострова, Австралии и др.). Низшее в мире среднегодовое количество осадков (всего 0,8 мм) ^мечено в пустыне Атакама (Южная Америка). 3. Влажные зоны умеренных широт (между 40°и 60°с.ш. и ю.ш.) - значительное количество атмосферных осадков (более 500 мм) обусловлено циклонической деятельностью воздушных масс. Так, в лесной зоне Европы и Северной Америки годовая сумма осадков колеблется от 500 до 1000 мм, за Уралом она уменьшается до 500 мм, а затем на Дальнем Востоке из-за муссоннои деятельности вновь возрастает до 1000 мм. 4. Полярные области обоих полушарий характеризуются незначительным количеством осадков (в среднем до 200-250 мм). Эти минимумы осадков связаны с низкими температурами воздуха, ничтожным испарением и антициклонической циркуляцией атмосферы. Здесь располагаются арктические пустыни с крайне бедной растительностью (в основном мхи и лишайники). В России наибольшее количество осадков выпадает на юго-западных склонах Большого Кавказа - около 4000 мм (гора Ачишхо - 3682 мм), а наименьшее в тундрах Северо-Востока (около 250 мм) и в пустынях Прикаспия (менее 300 мм). БИОГЕОЦЕНОЗ - по В.Н. Сукачеву (1972, с. 230) "...участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферы остаются однородными и имеющими однородный характер взаимодействия между ними и поэтому в совокупности 20
БИОГЕОЦЕНОЗ образующими единый, внутренне взаимообусловленный комплекс'9. На рис. 4 показана структура биогеоценоза и схема взаимодействия между его компонентами. Видно, что биогеоценоз является совокупностью биоценоза и биотойа (экотопа). Эта система взаимоотношений слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы представляет внутренне диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии. Биогеоценоз часто используется как синоним термина "экосистемау\ однако эти понятия не совсем совпадают, так как последний является более общим по сравнению с биогеоценозом. Акад. В.Н. Сукачев - основоположник науки - биогеоценоло- гии, которая изучает взаимодействие между экологическими компонентами внутри биогеоценоза. Бе назначение особенно важно для решения проблем рационального природопользования и охраны окружающей среды. ЁиогеоценоаГ Рис 4. Структура биогеоценоза (по В.Н.Сукачеву, 1972) 21
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ - играет особую роль в биосфере, где важнейшим процессом является фотосинтез. По этому поводу Н.В. Тимофеев-Ресовский писал: "Происходит огромный, вечный, постоянно работающий биологический круговорот в биосфере, целый ряд веществ, целый ряд форм энергии постоянно циркулируют в этом большом круговороте биосферы'9. Перенос вещества и энергии осуществляется в основном посредством трофических (пищевых) цепей. Из внешней среды химические элементы поступают в тела живых организмов, затем в них происходит превращение элементов в новые сложные соединения и возвращение их в процессе жизнедеятельности в почву, воду, атмосферу с ежегодным опадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза. На рис. 5 показаны отдельные звенья биологического круговорота и их компоненты (экологические типы живых организмов): 1. Продуценты - это автотрофыые организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, используя солнечную энергию (зеленые растения, микроскопические водоросли и др.). Они составляют первое звено пищевой цепи. 2. Консументы - это гетеротрофные организмы, которые потребляют первичную продукцию и накопленную в ней энергию, т.е. для них продуценты представляют собой единственный источник питания. Они бывают I порядка (растительноядные), П порядка (плотоядные), III ^ порядка (хищники) и т.д. 3. Редуценты (деструкторы) - это организмы, разлагающие органические остатки (бактерии, грибы, микроорганизмы), и как бы служащие завершающим частично звеном биологического круговорота. Интенсивность продукционных и деструкцион- ных процессов в биологическом круговороте зависит прежде всего от соотношения теплообеспечен- 22
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ности и увлажнения. Так, низкая скорость разложения органического вещества в экосистемах полярных районов определяется дефицитом тепла, а в аридных экосистемах - недостаточным увлажнением. Исследованиями Н.И. Базилевич и др. (1993) установлено, что в наземных экосистемах различают две группы факторов, регулирующих деструкционные процессы, играющие весьма существенную роль в биологическим круговороте. Это прежде всего абиотические факторы - выщелачивание растворимых соединений, фотохимическое окисление органического вещества и реакции его механического разрушения вследствие замерзания-оттаивания. Эти факторы наиболее проявляются в надземных ярусах экосистем, а биотические - в почвенном. Абиотические факторы деструкции характерны для аридных и семиаридных ландшафтов (пустыни, степи, саванны), а также для континентальных высокогорий и полярных ландшафтов. I Продуценты t к 1 1 Минеральные 1 ве щс ютша ► , _^_р ► Кон су менты 1 порядка \ i г 1 Редуценты 4 _ ^ -" ► ► Консументы II порядка i 1 4 1 л Рис. 5. Схема переноса веществ (сплошная линия) и энергии (пунктирная линия) в природных лкосистемвх 23
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ Биотические факторы деструкции - это в первую очередь, сапротрофные организмы (беспозвоночные и позвоночные животные, микроорганизмы), населяющие почву и подстилку, причем ведущим фактором в наземных ландшафтах служит главным образом почвенная микрофлора. Важным показателем интенсивности биологического круговорота является скорость обращения химических элементов. Отношение массы подстилки к той части опада, которая формирует подстилку, служит показателем скорости разложения опада и освобождения химических элементов. Чем выше этот индекс, тем меньше интенсивность круговорота веществ в данной экосистеме. По данным В.А. Ковды (1971), наибольшей величиной индекса характеризуются заболоченные леса (более 50) и кустарничковые тундры. В темнохвойных лесах индекс составляет 10-17, в широколиственных лесах 3-4, а в саваннах не более 0,2. Во влаж- нотропических лесах растительные остатки практически не накапливаются (индекс не более 0,1, поэтому здесь биологический круговорот наиболее интенсивный. Биологический круговорот, включая в свои многочисленные циклы и неживые компоненты, обеспечивает воспроизводство биомассы растений и животных, тем самым оказывая активное влияние на облик и состояние биосферы. Однако до последнего времени оценка биологического „ круговорота базировалась только на изучении показателей растительности как Ъсновного компонента наземных экосистем (биомов). Проведенные исследования показали, что поток таких биогенных элементов, как азот, фосфор, сера, через популяции микроорганизмов в биологическом круговороте примерно на порядок выше, чем через популяции растений и животных (Покаржевский и др., 1992). Для того, чтобы поддержать биомассу популяции и создавать продукцию, животные 24
БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ должны поглощать в течение года примерно в 10 раз больше азота и в 10-16 раз больше фосфора, чем его содержится в собственной биомассе. Поэтому и поток важнейших биогенных элементов через популяции животных сравним с потоком биогенов через популяции растений и роль их в круговороте этих элементов сравнима с ролью зеленых растений. Основным энергетическим источником для биологического круговорота внутри наземных экосистем наряду с продукцией сухого вещества растений является продукция летучих и водорастворимых продуктов фотосинтеза (с корневыми и листовыми выделениями). Это еще один путь поступления энергии в биогеоценозы - эккрисотрофия - процесс питания орга!?измов выделениями других организмов (вместе с деструкцией мертвого органического вещества и поеданием живых растений) и основной для почвенных микроорганизмов. Биологический круговорот тесно связан с биогеохимическими циклами (см. Круговорот биогеохимический). БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ (биологическое свечение) - способность организмов к свечению в результате внутренних химических реакций. Хотя реакции, используемые для генерации света, разнообразны, но во всех случаях это окисление сложных органических соединений (люциферинов) с помощью белковых катализаторов (люцифераз), причем только 1% энергии, затраченной на выработку света, теряется в виде тепла. Большинство светящихся животных вырабатывают свет в специальных органах (фотофорах), которые состоят из массы клеток, способных генерировать излучение. Этим свойством обладают бактерии, некоторые грибы и простейшие, моллюски, насекомые, ракообразные и др. Для бактерий и простейших свечение, вероятно, не имеет специального назначения, 25
БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ будучи просто побочным явлением в окислительных процессах. Биологическое разнообразие свечения связано с поведенческими функциями организмов: для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, подманивания жертв» для маскировки или отвлечения. Некоторые животные светятся в ответ на механическое раздражение (например, схватывание хищником)» но при этом не имеют ни развитых органов зрения» ни группового поведения. Особенно биолюминесценция широко распространена среди морских организмов. Так, в Мировом океане известно более 800 светящихся видов организмов, в том числе более 200 видов моллюсков, около 60 видов простейших, 100 видов кишечных, около 50 видов червей, около 300 видов рыб и свыше 150 видов ракообразных. Интерес представляет глубоководная рыба-удильщик, которая снабжена "удилищем", "леской9* и светящейся "приманкой". На конце "удочки" находится орган, вырабатывающий свет, который при необходимости может включаться или выключаться. На эту приманку в сплошном мраке привлекаются любопытные жертвы, затем удилище подтягивается, и приманка вместе с жертвой оказывается у самой пасти. Но встречается еще один вид рыбы- удильщика, светящиеся органы которого расположены в ротовой полости, что позволяет заманивать мелких рыбешек прямо в ярко освещенную пасть. Многие глубоководные рыбы-удильщики могут выпускать в воду в момент опасности облако светящихся огоньков, что позволяет им, выключив свои огни, спастись бегством. Американский зоолог М. Гробер (Калифорнийский университет) провел исследования светящихся иглокожих (офиура-офиопсила), обитающих на мелководьях коралловых рифов Карибского моря. Свечение у офЪур могут вызывать прикосновение 2G
БИОМ к ним крабов, раков-отшельников, креветок, морских звезд, рыб, причем сила свечения пропорциональна раздражению. Ранее было установлено, что привлекающее действие света у морских животных возможно лишь при слабом и постоянном свечении. А эти животные (диаметр тела около 1 см, при длине рук-щупалец - до 10 см) способны давать яркую вспышку, назначение которой было неизвестно. Выявлено, что тлкая яркая вспышка (каждые 10 мин) - отнюдь не привлекает хищника, а отпугивает. На резкое прикосновение офиура реагирует яркой вспышкой, распространяющейся по всей длине рук-щупалец, и немедленно закапывается в грунт. Биолюминесценция довольно энергоемкий процесс; предполагают, что он возник впервые на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным. БИОМ - по КХОдуму (1986, т, 1, с. 14) "термин, обозначающий крупную региональную или субконтинентальную биосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта". Входящие в состав биома биоценозы тесно взаимосвязаны потоками энергии и веществ. Для разграничения наземных биомов кроме физико-географических условий среды используют также жизненную форму растений. Например, деревья абсолютно доминируют во влажнотропических лесах и значительную роль играют в других лесных формациях, многолетние травы преобладают в тундре и в степях, а однолетние травы - в пустынях и полупустынях. Имеются различные классификации биомов: Р.Уиттекер (1980) включил в свою классификацию 32 типа, из них 22 наземных; Г. Вальтер (1982) выделил 10 различных биомов, включая оробиомы (горные); Ю. Одум - 11 типов наземных биомов и т.д. Распределение биомов на земном шаре подчиняется принципу широтной, а также вертикальной зональности. В отечественной биогеографии 27
БИОМАССА чаще используется схема Г. Вальтера (Агаханянц, 1992). На территории бывшего СССР выделено 13 наземных биомов: тундра, тайга, листопадные леса умеренного пояса, степи, полупустыни и др. БИОМАССА - выраженное в единицах массы (веса) количество живого вещества организмов, приходящееся на единицу площади или объема. От принадлежности организмов различают: общую массу всрх растений (фитомасса), всех животных (зоомасса) и микроорганизмов (бактериомасса). На суше, как и в Мировом океане, наблюдается горизонтальная зональность в распределении живого вещества. На рис. 6а видно, что максимальное количество биомассы растений (фитомассы) на единицу площади приходится на экваториальный и субэкваториальные пояса. Затем отмечаются резкое ее уменьшение в обоих тропических поясах, последующее увеличение фитомассы в субтропических и умеренных поясах и резкое снижение к полярным поясам. Максимальные значения фитомассы имеют влажнотропические леса - 6500 ц/га (в бассейне Амазонки ~ более 10 000 ц/га); значительна биомасса широколиственных лесов - до 4500 ц/га, таежных лесов - до 3000 ц/га. Запасы фитомассы в саваннах составляют 500-1500 ц/га, в мангровых зарослях морских побережий - до 1200 ц/га, а в субтропических пустынях запасы фитомассы уменьшаются до 15-20 ц/га (Базилевич и др. 1971). На рис. 66 показано распределение биомассы зоопланктона на единицу площади океана, причем ее максимум приходится на субтропический и северный умеренный пояса, которые дают 2/S мирового улова рыбы. Отмечена общая закономерность в распределении живого вещества для суши и океана: тропические пояса характеризуются минимальными величинами биомассы. 28
БИОМАССА тыс. т/км* Рис. 6. Распределение фитомассы (а) на суше и биомассы зоопланктона (б) в поверхностном слое Мирового океана на едини цу площади по географическим поясам (по К.К.Маркову и др., 1978) 29
БИОСФЕРА К настоящему времени получены новые данные по количественным характеристикам биологической продуктивности основных растительных формаций территории бывшего СССР (Базилевич, 1986). Запасы фитомассы экосистем европейской части СССР показаны на рис. 7. Видно, что самые высокие значения запасов фитомассы (4219 ц/га) характерны для субтропических широколиственных влажных лесов Закавказья, также значит* ттг-чы величины фитомассы для таежных фпп- маций. К северу и к югу от лесной зоны отмечается резкое уменьшение биомассы растений, при этом минимальные значения (15,8 ц/га) характерны для полярных пустынь. Для тундры и особенно полупустынь характерна высокая доля (80%) подземных частей растений (Вронский, 1989 а). Та: xoci эг*№ По.--., -« суегкна CCie;nfl« «i2"0 /s.URCtt/ Одел» гь.Л Лшт:кк/ 1Лязя i&ara /*г. :joJ Zxyz wizte: яе на.. C;.3cp^fy.4ec;-ae льг Эвкагл.г С?«а сухйв.зегсри» Zjxij-ajszLh* ввс<саэв 3o.-^cyc7uiz оэдзксшс Боготе мрхоаи Еэдота azscFhtf Болото ?ул^ 0 40 fcO I» ;«0 «00 MJ :«£ ДО 35С L © у/."'/////'/ ■/'.'///fyj у'/М/.;'.'''-.-// '/л'/, >/<///////М *?к у/>//.:>////.'Л</'////. »//////ГА:'///////////УУ/////А'А У/■'/■'//•'■'//.'/''.'. '.•/• .■'.•'A-•"'J •' '/JA'l'.V. / .'/ t'.4fJJ±lilJ.'ll 400 ( Т/ГС j.m t_rx Pf/c. 7. Запасы фитомассы (а) основных экосистем европейской части страны и соотношение (в 7с) частей фитомассы (б): 1 - зеленые части растений; 2 - надземные многолетние одревесневшие; 3 - подземные части БИОСФЕРА - это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Тер- 30
БИОСФЕРА мин ввел в научный оборот австрийский ученый Э. Зюсс (1875), а современное материалистическое учение о биосфере разработал акад. В.И. Вернадский (1926). Последний понимал под биосферой - "область существования живого вещества", которая включает нижнюю часть атмосферы (до озонового пояса - на высоте 20-25 км)| всю гидросферу до максимальных глубин, и верхнюю часть литосфрры. На рис. 8 показаны границы биосферы и распределение в ней живых организмов. Организмы связаны "с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием и размножением". Самой существенной особенностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов. В.И. Вернадский (1965) отмечал, что вещество биосферы состоит из 7 глубоко разнородных частей, геологически не случайных: живое вещество, биогенное, косное, биокосное и др. (рис. 9). Так, биогенное вещество (уголь, битумы, нефть, известняки и др.) - созданы жизнью и являются источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии. Косное вещество - образовано процессами, в которых живое вещество не принимало участие; биокосное вещество - образовано одновременно косными процессами и живыми организмами (кора выветривания, почвы, природные воды), причем они представляют значительную биогеохимическую энергию в биосфере. Он впервые выдвинул идею о том, что человеческий фактор в развитии биосферы становится главенствующим. Он писал (1965, с. 328): "Лик планеты - биосфера - химически резке неняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка суши, все ее природные воды". В целях комплексного изучения взаимоотношений че- 31
БИОСФЕРА ловека и биосферы ЮНЕСКО разработала долговременную программу "Человек и биосфера*' (МАБ). Рис. 8. Распределение организмов в биосфере. 1 - озоновый слои: 2 - граница снегов: 3 - почвы: 4 - животные, обитакяцие в пеи^ерах: 5 - бактерии в нефтяных водах (высоты и глубины даны в метрах) 32
БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Живое вещество Биогенное вещество Косное вещество Биокосное вещество Вещество в радиоактивном распаде Вещество рассеянных атпмпп , вещество космического проийхэглгния Рис. 9. Типы веществ, слагающих биосферу БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Они подразделяются на внутривидовые и межвидовые. Внутривидовые факторы: демографические, отологические (факторы поведения), конкуренция и др.; межвидовые биотические факторы весьма разнообразны на популяционном уровне, которые представлены в табл. 1. Причем они могут быть как отрицательными взаимодействиями (конкуренция, аменсализм), так и положительными (комменсализм, протокооперация, мутуализм), имеются также взаимодействия (хищничество, паразитизм), которые могут быть отнесены к обеим группам. 2. Прикладная экология 33
БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 2. Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по Ю. Одуму, 1986) Тип взаимодействия 1. Нейтрализм 2. Конкуренция, непосредственное взаимодействие 3. Конкуренция, взаимодействия из-за ресурсов 4. Аменсализм 5. Паразитизм 6. Хищничество 7. Комменсализм 8. Промкооперация 9. Мутуализм Виды 1 0 + + + + ' + 2 0 0 — 0 + + Общий характер взаимодействия Ни одна популяция не влияет на другую Прямое взаимное подавление обоих видов Непрямое подавление при дефиците общего ресурса Популяция 2 подавляет популяцию 1, но сама не испытывает отрицательного воздействия Популяция паразита 1 состоит из меньших по величине особей, чем популяция 2 Особи хищников 1 обычно крупнее, чем особи жертвы 2 Популяция 1, комменсал, получает пользу от объединения; популяции 2 это объединение безразлично Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но не обязательно Взаимодействие благоприятно [для обоих видов и обязательно О ~ отсутствие значительных взаимодействий; + улучшение роста и другие выгоды для популяции; - замедление роста и ухудшение условий популяции. Основные типы указанных взаимодействий будут подробно рассмотрены ниже. Взаимоотношения между животными, растениями и микроорганизмами чрезвычайно разнообразны. Они подразде- 34
БИОЦЕНОЗ ляются на прямые связанные с непосредственным воздействием одних организмов на другие, и на косвенные - когда растения своим присутствием изменяют режим абиотических факторов среды для других растений и животных. Так, возле мелких растений чабреца (из губоцветных) - не могут развиваться экземпляры подорожника.1 Некоторые брюхоногие моллюски выделяют через спинную стенку тела вещество, которое в воде быстро убивает лтрттких ветвистоусых рачков. Эти биотические связи получили название аллелопатия - химическое взаимовлияние одних растений на другие при помощи продуктов метаболизма (эфирных масел, гликозидов, фитонцидов). В частности, пырей и сорняки вытесняют культурные растения, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кроной и т.д. БИОЦЕНОЗ совокупность растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробо- ценоз), населяющих относительно однородное жизненное пространство (биотоп). Термин введен немецким биологом К. Мебиусом (1877). Любой биоценоз развивается на неорганическом субстрате (биотопе), который характеризуется определенным сочетанием абиотических факторов: количеством приходящей солнечной радиации, температурой, влажностью, рН среды, физико-химическими свойствами почв, концентрацией минеральных веществ и др. Между биоценозом и биотопом, вместе образующих биогеоценоз, существует тесное взаимодействие, основанное на постоянном обмене веществом и энергией (рис. 10). Особую роль в биоценозах играет биологический круговорот, в котором принимают участие автотрофы, ге- теротрофы и редуценты. Так, гетеротрофы не могут существовать без зеленых растений, поскольку получают от них энергию. Однако и автотрофы не могли бы жить без гетеротрофов, точнее сапротро- 2* 35
БИОЦЕНОЗ фов, использующих энергию отмерших растений и экскрементов животных, производя минерализацию органического вещества. Без этого процесса, ведущего к поступлению в почву доступных форм минерального питания, растения-автотрофы быстро использовали бы наличные запасы питательных веществ и не смогли бы существовать в биосфере. Рис. 10. Схема взаимодействия компонентов биоценоза (по АЛ.Молчанову, 1964.) Все компоненты биоценоза тесно взаимосвязаны; так, химический состав*, структура и влажность почв оказывает влияние на рост и развитие растений. В свою очередь растительность в значительной степени воздействует на почвы, определяя количество перегноя (гумуса) в ней. Между почвой и растительным покровом все время происходит обмен минеральными веществами из различных горизонтов почвы в наземные части растений, а затем возвращение в виде растительного опада. Также огромную роль играет растительность в водном режиме почв, поглощая влагу из определенных горизонтов и отдавая затем в атмосферу путем транспирации, при этом влияя на испарение воды и поверхности почв, воздействуя на поверхностный сток воды и на подземное ее перемещение. Все это показывает, насколько вза- ЗС
БОЛОТА имосрязаны и взаимообусловлены составные части биоценоза с различными компонентами биотопа. Различают два основных типа биоценозов: естественный и антропогенный. Первый тип - это биотическое сообщество, в функционировании которого отсутствует влияние деятельности человека. Второй тип (или агробиоценоз) - это неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема культурных полей (поля, искусственные пастбища, сады, виноградники и т.п.). ^"о- ценоэ является объектом изучения биоценологии науки, которая исследует закономерности жизни организмов в природных сообществах, их популяционную структуру, потоки энергии и круговорот веществ. БОЛОТА - особый тип пресноводных экосистем, для которого характерно избыточное увлажнение, наличие влаголюбивой растительности и процесс формирования торфа (не менее 30 см). Они в зависимости от способа питания и характера растительности подразделяются на: низинные (эвтроф- ные), верховые (олиготрофные) и переходные (ме- зотрофные). Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, сравнительно богаты питательными веществами, их растительный покров представлен мхами, болотным разнотравьем (осоки, камыш, рогоз, тростник) и древесными породами (черная ольха, ивы, береза). Основная масса этих болот встречается в засушливых областях, главным образом по долинам и в дельтах крупных рек. Верховые болота питаются главным образом атмосферными осадками, поэтому бедны .минеральными солями, их растительность представлена в основном сфагновыми мхами. Они встречаются преимущественно в тундровой и таежной зонах Евразии. Переходные болота занимают промежуточное положение по способу питания и характеру растительности между верховыми и низинными типами. Хотя болота занимают 37
БОЛОТА лишь 2-4% поверхности суши, их роль огромна в углеродном цикле биосферы. Особенно значительны площади болот и заболоченных земель (при слое торфа - менее 30 см) в России, которые составляют около 370 млн. га (12,6% территории страны), в том числе болота - 139 млн. га (табл. 2). Видно, что в азиатской части России расположено 84% всех оторфованных площадей, а в Западно-Сибирской низменности болота занимают 42%. Большинство оторфованных земель (73% ) пртгоочено к области распространения вечной мерзлоты (Вомперский, 1994). 2. Площадь заболоченных и болотных земель России (по С.Э.Вомперскому, 1994) Географические части бывшего СССР | Европейская | Азиатская J Всего | В том числе 1 - в зоне вечной мерзлоты: Д - в Западно-Сибирской низменности Площадь (млн. га) II со слоем торфа || мспсс 30 см 37,5 192,6 230,0 179,7 40,8 более 30 см 21,3 117,7 139 90,9 58,3 и i «— Всего 58,8 310,3 369,1 270,6 99 Д Д Болота являются важнейшими аккумуляторами и хранителями запасов связанной воды и органического вещества. Запасы торфа на территории бывшего СССР составляли 158 млрд. т (свыше 60% мировых): торф используется дв качестве удобрения, в сельском хозяйстве как подстилка для скота (способность поглощать влагу и бактерицидные свойства), для производства грубых сортов бумаги, картона, в качестве топлива и т.д. Но в последние годы болота приобрели особую значимость с связи с проблемой парникового эффекта. В условиях роста концентрации СОг в атмосфере более ценными считаются те биогеоценозы, которые способны больше взять и удержать в себе углеро- 38
ГУМУС да. А этим свойством обладают именно болота, так, запас углерода только в верховых болотах России составляет 28,4 ГтС (или 28,4 -109 т). ГАЛОФИТЫ растения, приспособленные к обитанию на засоленных почвах (сухие степи, пустыни, морские побережья). Они способны накапливать в своих органах большие количества сблей, это в основном безлистные кустарнички и травы (солянки, полыни и др.)» Для большинства из них характерно высокое внутриклеточ"^ осмотическое давление. Эти растения способны регулировать содержание солей в своих тканях путем их выделения или накапливания солей в листьях или в побегах (тамариск, галофильные злаки, мангровые растения). Наиболее интересным представителем является черный саксаул безлистное, не дающее тени (как и белый саксаул) дерево, которое довольствуется солоноватыми и даже солеными водами. Он их усваивает за счет высокой всасывающей силы (летом осмотическое давление достигает 100 атм.) корней, которые имеют длину до 20-25 м (Попов, 1991). Однако летом черный саксаул сбрасывает ветви и тем самым избавляется от избытка солей. В итоге под его кроной образуются микросолончаки, на которых не могут расти даже солянки, но эта тонкая корочка солей способствует уменьшению испарения с поверхности почвы. ГУМУС (перегной) - темноокрашенное органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков и накапливающееся в верхнем почвенном горизонте. Он является одним из главных источников элементов питания растений. Гумус состоит из двух групп органических соединений. I группа - это соединения, содержащиеся в растительных и животных остатках (10-15% от всей массы органики почвы): белки, углеводы, жиры, смолы, фосфаты, лигнин и др. II группа - состав- 39
ляет основной фонд гумуса и представлена собственно гумусовыми веществами, возникшими при преобразовании органических остатков (85-90%): фульвокислоты, гумин, гуминовые кислоты и др. Процессы превращения органического вещества в почве теснейшим образом связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. Так, в 1 г подзолистой почвы развивается до 0,6 млрд. бактерий, а в черноземной до 2,5. Также в гумусе помимо значительного количег"™? питательных веществ накапливаются многие редкие и рассеянные микроэлементы. Количество гумуса в зональных типах почв тесно связано с географическими условиями. Так, содержание гумуса увеличивается от таежных подзолистых почв (2,5-4%) на юг к серым лесным (4-6%) и далее к черноземам (10- 15%), а затем закономерно уменьшается в каштановых почвах сухих степей (2-4%) и в сероземах пустынь - до 1-2% (Добровольский, 1989). Почвы различных биоклиматических областей земного шара существенно различаются по запасам гумуса (табл. 3). Видно, что максимальных размеров накопление гумуса (в 1-метровом слое почвы) достигает в черноземах в среднем 500 т/га, а минимальные значения отмечены для сероземов - всего 40 т/га. По расчетам М.М.Кононовой (1974), общие запасы гумуса в почвах мира составляют 2561 -109 т, или 2561 млрд. тонн. Гумус, оказывая благоприятное влияние на многие физико- химические свойства почвы, тем самым способствует повышению ее плодородия. Однако в процессе обработки почв происходит значительное уменьшение содержания гумуса, поэтому для восполнения потерь перегноя в обрабатываемые земли вносят минеральные и органические удобрения. 40
ГИДРОСФЕРА 3. Запасы гумуса почв в биоклиматических областях мира (по М.М.Кононовой, 1974) I Почвы |Тундровые и полярные пустыни [Подзолистые [Серые лесные (Бурые лесные [Черноземы [Каштановые [Сероземы, серо-бурые, такыры (пустынь ЦКрасноземы, желтоземы [Коричневые ИФерралитные, черные тропические |Суммарные и средние показатели: Запас гумуса в 1-м слое, т/га 73 99 215 263 500 160 40 282 253 300 192 Площадь почв, 10^ га ЗЛ 18.7 4,5 7,4 4,1 3,6 31,0 6,2 7,3 42,5 133,4 Общий | запас в О 1-м слое, П 109 т | 59 | 185 I 97 J 195 I 205 I 58 I 124 1 175 188 1 1275 1 1 2561] ГИДРОСФЕРА - это водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши (реки, озера, ледники), подземные воды. Воде принадлежит важнейшая роль в истории развития нашей планеты, так как с ней связано зарождение и развл- тие живого вещества, а следовательно, и всей биосферы. Гидросфера находится в тесной взаимосвязи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная вода) и живым веществом, в состав которого она входит в качестве обязательного компонента. Вода в биосфере выступает в роли универсального растворителя, ибо взаимодействует со всеми веществами, как правило, не вступая с "Ними в химические реакции. Это обеспечивает перенос растворенных веществ, например, обмен веществ между сушей и океаном, организмами и окружающей средой. Из табл. 4 видно, что подавляющая часть гидросферы (94%) приходится на Мировой океан, затем идут подземные воды и ледники. 41
ЕМКОСТЬ СРЕДЫ На долю поверхностных вод в гидросфере приходится весьма малый объем (всего 0,0001%), но исключительная их активность (меняется в среднем каждые 11 дней), служит началом формирования почти всех источников пресных вод на суше. 4. Распределение водных масс в гидросфере Земли (по М.И.Лъвовичу, 19S6) 1 Часть гидросферы | Мировой океан 1 Подземные воды I в т.ч. зоны активного водообмена | Ледники | Озера I Почвенная влага | Пары атмосферы Реки || Вся гидросфера Яй_^==_ Объем воды, 103 км3 1 370 000 60 000 4 000 24 000 280 80 14 1.2 1 454 000 % от об- | щего объе- Ц ма | 94,0 4,0 0,3 1,7 0,02 0,01 0,001 0,0001 100,0 1 ЕМКОСТЬ СРЕДЫ число особей или сообществ, потребности которых могут быть удовлетворены ресурсами данного местообитания без заметного ущерба для его дальнейшего благосостояния. Когда численность популяции превышает емкость среды, т.е. эксплуатация превышает продукцию, ресурсы истощаются и популяция начинает сокращаться. И, наоборот, если скорость продукции повышается, то среда может обеспечить* существование более многочисленной популяции. Это понятие имеет практическое значение при решении проблем охраны редких И исчезающих видов растений и животных, особенно на охраняемых природных территориях. Например, в Кавказском биосферном заповеднике в 1986-1988 гг. проведены исследования по оценке емкости природной среды, в частности лесных и луговых раститель- 42
ных формаций для копытных животных в зимний и ранневесенний периоды. Установлено, что численность группировок копытных не превышает кормовую и защитную емкость данной экосистемы, т.е. запась! кормовых ресурсов и количество копытных в течение года поддерживается на относительно устойчивой уровне. ПодЬчитано, что возможное увеличение нагрузки копытных на растительные сообщества составляет, в частности, для зубра в 13-30 раз, срр**ы кавказской - в 25- 40, кабана - в 23-40 раз и т.д. (Придня. 1991). ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. В.И.Вернадский (1967, с. 241) писал: "На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по Ьвоим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом". Он впервые подсчитал общую массу живого вещества биосферы - 1015 т. Однако эта величина оказалась несколько завышенной, ее уточнили исследования Н.И.Базилевич, Л.Е.Родина, Н.Н.Розова (1971). Как видно из табл. 5, основную часть биомассы суши составляют зеленые растения (99,2%), а в океане - животные (93,7%). 5. Биомасса организмов Земли (по Н.И.Базилевич и др., 1971) Среда КОНТИНЕНТЫ ОКЕАНЫ Группа организмов Зеленые растения Животные и микроорганизмы ИТОГО Зеленые растения Животные и микроорганизмы ИТОГО Биомасса организмов Земли Масса 1012т 2,40 0,02 2,42 0,0002 0,0030 0,0032 2,4232 Соотноше | ние (в %)1 99,2 0,8 и 100,0 | 6,3 93,7 100,0 43
ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В настоящее время на Земле существует более 2 млн, видов организмов, из них на долю растений приходится около 500 тыс. видов, а на долю животных - более 1,5 млн. видов (табл. 6). Видно, что самая богатая по числу видов группа организмов на Земле - насекомые, причем их значительно больше, чем остальных видов растений и животных, вместе взятых. Но их, возможно, и больше, так как большинство насекомых, обитающих в тропиках, еще пока не описаны. Среди высших растений наиболее распространены покрытосеменные цветковые, насчитывающие около 250 тыс. видов. Они распространены по всему земному шару. 6. Число видов основных типов растений и животных (по А.Г.Воронову, 1978, с дополнениями) (приблизительно) Растения Всего: около 500 000 видов в том числе: Низшие: Водоросли 35 000 Бактерии и грибы 105 000 Лишайники 26 000 Высшие Мохообразные 25 000-35 000 Плауновые 970 Хвощевидные 30-35 Папоротникообразные 10 000 Голосеменные 600 Покрытосеменные 250 000 Животные Всего: более 1 500 000 видов в том числе: Простейшие ' 25 000 - 30 000 44
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА Губки 5 000 Кишечнополостные 9 000 Черви (плоские и др.) 27 000 Нематоды (круглые черви) 500 000 Моллюски § 107 000 Членистоногие (без насекомых) 50 000 Насекомые ' 1 000 000 Погонофоры свыше 100 Иглокожие около 6 000 Хордовые 46 000 ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА - внешний облик растений и животных, отражающий их приспособленность к условиям внешней среды. Внешне Ж. ф. характеризуется общими чертами адаптации к среде, схожестью основных 'морфологических черт и поведенческих признаков. В 1903 г. датский ботаник К.Раункнер предложил удачную классификацию растений, основанную всего на одном признаке - положении почек возобновления относительно земной поверхности. Среди наземных растений он выделил 5 главных типов, назвав их жизненными формами (см. рис. 11). Фанерофиты (от греч. "видимый" и "растение") - растения, у которых почки возобновления находятся на некотором расстоянии от поверхности почвы (выше 25 см); это главным образом деревья и крупные кустарники. Хамефиты (от греч. "на земле") - растения (мелкие кустарники, кустарнички, низкорослые суккуленты), у которых почки возобновления расположены низко над поверхностью почвы (ниже 25 см). Гемккриптофнты (от греч. "полу" и "скрытый") многолетние травянистые растения, у которых почки возобновления располагаются на уровне почвы и защищены отмершими листьями или снегом. 45
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА «б 5а 4G
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА Рис. И Жизненные формы растений по К.Раункиеру (Жизнь растений, 1974, т. 1) 1 - фанерофиты (1а- тополь, 16- омела); 2 - хамефиты (2 а- брусника, 2 6- черника, 2 в - барвинок): 3 - гемикроптофиты (За- одуванчик, 3 6 - лютик, 3 в - 4* злак и др.); 4 - криптофиты (4 а- ветреница, 4 6- тюльпан): 5 - терофиты (мак-йгянка). Вверху пунктиром показаны зимующие почки возобновления Криптофиты многолетние травы, у которых почки возобновления закладываются в луковицах, клубнях, корневищах, и находятся в почве или под водой, благодаря чему они защищены от прямого воздействия среды. Терофиты - (от греч. "лето") - однолетние травянистые растения, которые переживают неблагоприятный для их жизнедеятельности период в виде семян. Выделенные категории хорошо отражают связь жизненных форм и экологических условий их существования. Это видно на рис. 12, составленном по имеющимся данным американского эколога Р.Уиттекера (1980). Так, фанерофиты абсолютно (96%) доминируют в тропических дождевых лесах, а также значительно представлены в субтропических лесных формациях (65%). В тундре и степях начинают преобладать гемикриптофиты (60-63%), а в пустынях господствуют терофиты (73%). Однако типы жизненных форм К.Раункиера слишком обширны и неоднородны, причем некоторые типы (хамефиты, гемикриптофиты) значительно представлены в различных бо- танико-географических зонах (тундра, степи). Поэтому интерес представляет современная классификация жизненных форм покрытосеменных И.Г.Серебрякова, разработанная на основе эколо- го-морфологических признаков. Он называет жизненной формой своеобразный габитус определенных групп растений, возникающий в онтогенезе в 47
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА результате роста и развития в определенных условиях среды и исторически сложившийся в данных почвенно-климатических и ценотических условиях. В основу классификации положен признак длительности жизни всего растения, как наиболее отражающий влияние внешних условий на морфогенез и рост, а также структура надземных осей. Соответственно выделяются: древесные растения (деревья, кустарники, кустарнички), полудревесные растения (полукустарники и полукустарнички), наземные и водные травы (Жизнь растений, 1984). В сходных условиях как среди древесных, так и среди травянистых растений имеются лиа- новидные, суккулентные, стелящиеся и подушко- видные формы. Подушковидкые растения привлекли внимание ботаников уже более 100 лет назад. В 1888 г. акад. К.И.Максимович впервые упомянул о таких растениях на Тибетском нагорье. Эти жизненные формы растений представлены в полярных районах Евразии, на Аляске и в высокогорьях Средней Азии, причем в горах они образуют формацию ко- лючеподушечников и слагают пояс нагорных ксерофитов. Многие из подушковидных растений являются эндемиками, причем особенно они обширно представлены на Копет-Даге, Тянь-Шане, Па- миро-Алае, здесь флора "подушек" составляет 148 видов (колючелистник, эспарцет, качим подушко- видный, дионисия гиссарская и др.). Эти растения в основном приурочены к субальпийским и альпийским поясам, и только на Копет-Даге они занимают каменистые склоны в пределах сильно нарушенных человеком можжевеловых редколесий (Попов, Сейфулин, 1994). В юго-западном Закавказье подушковидные формы сосредоточены в высокогорьях (на высоте более 25000 м), причем они очень похожи на таковые растения Арктики и Субарктики. Это в основном травы: крупка, кам- 48
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА неломка, лапчатка, проломник, минуарция, которые в пору цветения имеют "подушку", полностью покрытую белыми цветами. Характерны подушко- видные скальные виды колокольчиков. Тропический дождеiой лес Субтропический лес Широколиственный лес Тундра Степь Пустыня ^ □ Рис. 12. Соотношение жизненных форм в зональных типах растительности земного шара, 1 - фанерофиты, 2 - хаме фи ты, 3 - гемикриптофиты, 4 - криптофиты, 5 - терофиты Исследования последних лет показали, что подушки - это весьма пластичная жизненная форма, способная противостоять крайне неблагоприятным факторам внешней среды и не утратившая элементов активности. Важным их признаком является - ничтожные миллиметровые приросты побегов; 49
ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЖИВОТНЫХ растение существует и растет десятки и сотни лет, оставаясь карликом. Суровые условия обитания вызывают активизацию процесса размножения точек роста, а способность подушек полностью покрываться цветами и плодами - выражение их активности и даже процветания. Яркость цветов (белые, желтые, красные, синие) подушек свидетельствует об их энтомофильности. Многие под- ушковидные растения колючи, что необходимо для аятциты от травоядных животных (Прироттл, 1994, № 6). К сожалению, в результате чрезмерной пастбищной нагрузки в горах Средней Азии интенсивно идет процесс деградации растительности, что ставит под угрозу исчезновения уникальных видов подушко- видных растений (особенно эндемиков). ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЖИВОТНЫХ. Их классификации весьма разнообразны в зависимости от принципов, в частности, на морфологии млекопитающих в наибольшей степени сказывается характер их передвижения в различных средах. На этом основании А.Н.Формозов среди зверей выделил следующие адаптивные типы: наземные формы, подземные (землерои), древесные, воздушные и водные. Между этими типами имеются переходы. Так, наземные млекопитающие передвигаются в основном посредством ходьбы, бега и прыжков, что проявляется в их внешнем виде. Например, прыгающие животные (кенгуру, тушканчики, прыгунчики) отличаются компактным телом с удлиненными задними конечностями и значительно укороченными передними, причем длинный хвост играет роль балансира и руля, позволяющего резко изменять направление движения. Схбдные жизненные формы встречаются в аналогичных условиях жизни в разных зоогеографических областях и на разных материках. 50
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ - они подразделяются на две большие систематические группы: прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Самыми низкоорганизованными являются прокариоты (5000 видов), у которых отсутствует истинное ядро у клетки, ДНК располагается в клетке свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Сюда входят дробянки, которые подразделяются на бактерии и сине-зеленые водоросли 'пис. 13). У всех остальных организмов имеется настоящее ядро, окруженное мембраной и резко отграниченное от цитоплазмы (эукариоты). Последние подразделяются на три царства: растения, грибы и животные; в свою очередь они еще делятся на подцарства. Взаимодействие живых организмов с компонентами биосферы (литосфера, атмосфера, гидросфера, почвы) происходит путем обмена веществ, питания, дыхания, выделения экскрементов и др. (рис. 14). Поэтому по способу питания все живые организмы подразделяются на: автотрофные - они синтезируют из неорганических минеральных соединений органические вещества с использованием солнечной энергии; к ним относятся в основном зеленые растения, осуществляющие фотосинтез; гетеротрофные - они используют в качестве источника питания органические вещества, произведенные автотрофами; это животные, грибы и большинство микроорганизмов. Однако между этими группами организмов четкая граница не всегда прослеживается. Выделяют еще миксотрофные организмы, которые в зависимости от условий внешней среды сочетают автотрофный и гетеротрофный способы питания (сине-зеленые водоросли, растения- паразиты). Так, водные одноклеточные организмы (эвгленовые, или жгутиковые) при хорошей осве- 51
КЛАССИФИКАЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ —^ДД——"="" ' " ' ■' д—«-р- .-■■-. ■ — щенности питаются автотрофно, а в темных условиях (при наличии в воде питательные веществ) переходят к гетеротрофному способу. Кроме того, большинство организмов биосферы относятся к аэробным, живущим в присутствии свободного кислорода, а меньшая часть, куда входят микроорганизмы, - к анаэробным, обитающим вне кислородной среды, преимущественно в придонных слоях замкнутых водоемов и в почве. PROCARYOTA - ДОЯДЕРНЫЕ . ДРОБЯНКИ EUCARYOTA - ЯДЕРНЫЕ Рис. 13. Схема классификации живых организмов на Земле (толстой линией обозначены царства, двойной - надцарства, в кругах - подцарства). 52
КЛИМАКС Солнечная радиация Ш АВТОТРОФЫ (зеленые растения) Почвы ГЕТЕРОТРОФЫ (жиютные и микроорганизмы) Рис. 14. Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосфе- " ры КЛИМАКС (от греч. лестница) термин введен Ф.Клементсом (1916) для обозначения стабильной, конечной (кульминационной) стадии развития (сукцессии) экосистемы в условиях данной области. Ее характер обычно определяется климатическими, почвенными, геоморфологическими, биотическими и антропогенными факторами. Он выражается в формировании относительно устойчивого (коренного) фитоценоза. Начальные группировки видов отличаются неустойчивостью. В ходе сукцессии постепенно возрастает видовое разнообразие, что ведет к усложнению связей внутри биоценоза, развитию цепей питания, умножению симбиотических связей и т.п. и, в конечном итоге, к более четкому распределению организмов по Экологическим нишам. На различных местообитаниях первичная сукцессия может характеризоваться разными фазами, но все они приведут к одному и тому же климаксу. По данным Р.Риклефса (1979), в районе оз. Верхнее (Канада) после пожара на морском берегу поселяются: в начале стадии - отдельные травы, которые затем S3
КОНКУРЕНЦИЯ сменяются низкорослыми кустарниками (малина, жимолость), потом высокорослыми кустарниками (ольха, кизил, ива), а уже на заключительных стадиях здесь формируется климаксный лес из канадской ели, пихты и березы. На болоте отмечены свои фазы первичной сукцессии, но они все равно завершаются аналогичным климаксным лесом данного района. Иногда человек может влиять на ход сукцессии и на период достижения фитоценозом климакса. Так, чрезмерный яыпас скота может привести к образованию пустынного сообщества, где по условиям локального климата могла бы сохраниться степь. Концепция климакса помогает понять отношения сообществ в их развитии под влиянием нарушений, обусловленных деятельностью человека, и выявить взаимоотношения нарушенных сообществ и ненарушенных. КОНКУРЕНЦИЯ - это использование некоего ресурса (пищи, воды, света, пространства) каким-либо организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для других организмов. Она бывает: внутривидовая ^ соперничество между особями одного вида, и межвидовая взаимоотношения между особями (популяциями) разных видов. Когда популяция невелика, внутривидовая конкуренция выражена слабо, и ресурсы имеются в изобилии. При высоких плотностях популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурса до уровня, сдерживающего дальнейший рост, и тем самым регулирует численность популяции. Кроме того, конкуренция бывает прямая и косвенная. Прямая одна из форм внутривидовой конкуренции, связанной с борьбой за местообитание, в частности, защита индивидуальных участков у птиц и животных, выражающейся в прямых столкновениях и возникновении конфликтов между особями одного вида. Примером косвенной 54
конкуренции служит взаимоотношение между кустарниками и травянистыми растениями в аридных областях Калифорнии (Риклефс, 1979). Установлено, что тот вид, который обосновался первым, эффективно # исключал другой тип. Быстро растущие однолетние травы с глубокой корневой системой снижали содержание влаГи в почве до такого уровня, при котором проростки кустарников не могли выжить. Со своей стороны более я^тсокие кустарники затеняли злаки и другие травы. При недостатке ресурсов или при переуплотнении популяции обычно возникает крайняя форма внутривидовых взаимоотношений каннибализм (поедание животными особей своего вида). Он наиболее развит у хищных видов животных (волки, рыси, насекомые - хищные клопы, пауки и др.), а также у хищных рыб (щука, окунь, треска, калуга, нандовые и пр.). В этих случаях каннибализм является своеобразным регулятором, помогающим выжить за счет снижения численности данного вида. Межвидовая конкуренция является любым взаимодействием между популяциями двух или более видов, которая неблагоприятно сказывается на их росте и выживании. Много примеров межвидовой конкуренции дает островная фауна. Так, на территории Британских островов было замечено резкое сокращение ареала обыкновенной белки после завоза из Северной Америки близкого к ней вида Каролинской белки. Как правило, вселенцы с материка оказываются более конкурентоспособными по сравнению с видами, обитающими на островах. Однако, как отмечает А.М.Гиляров (1990), иногда увеличение ареала одного вида, совпадающее с одновременным сокращением области распространения другого экологически близкого вида, не всегда является следствием конкуренции. На подобный сдвиг зон обитания могут влиять такие факторы, как изменение абиотических условий и 55
КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ кормовых ресурсов, деятельность хищников и др. Таким образом, конкуренция между видами, нуждающимися в одних и тех же ресурсах, определяет организацию каждого трофического уровня и тем самым способствует регулированию структуры и функции экосистемы. КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ - это своеобразные сообщества мелководных морских организмов тропической зоны Мирового океана, представляющих симбиоз мадрепоровых кораллов и одноклеточных водорослей (динофлагеллят). Коралловые рифы представляют уникальную морскую экосистему, для которой характерны огромное видовое разнообразие, богатство форм, необычная красочность и удивительная адаптация животного мира. Впервые гипотезу происхождения коралловых рифов (береговой, барьерной, атоллы) высказал Ч.Дарвин. Наиболее крупным сооружением такого типа является Большой Барьерный риф вдоль северо-восточного побережья Австралии, имеющий протяженность более 2000 км при ширине отделяющей лагуны от 30 до 250 км. Это грандиозные постройки в океане, возникшие при весьма определенных условиях: температура воды в интервале + 18- 35°С, нормальная соленость, воды должны быть прозрачными и богатыми кислородом. Вследствие симбиоза мадрепоровых полипов с одноклеточными водорослями кораллы нуждаются в хорошей освещенности и поэтому, как правило, располагаются на глубинах не более 50-60 м. Эти>экологиче- ские условия довольно четко определяют ареал распространения рифообразующих кораллов, основная масса и наибольшее разнообразие (до 400-500 видов) которых приурочены к тропическим районам океана. У мадрепоровых кораллов отдельной особью является полип, который живет внутри крошечной известковистой чашечки, которую сам и строит, извлекая из морской воды карбонат кальция и 5G
КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ питательные вещества. В процессе фотосинтеза одноклеточные водоросли выделяют свободный кислород, необходимый коралловым полипам для дыхания, а кораллы взамен выделяют углекислый газ, весьма нужный водорослям для фотосинтеза. Такие кораллы снабжают одноклеточные водоросли различными питательными веществами. Коралловые рифы - зто сообщества высокой продуктивности, которые сочетают стабильную фотосин- тезирующую систему и систему, способную к захвату, консервированию и вовлечению в жизненный цикл элементов питания из воды океана, содержащей планктон и взвешенные частицы. Особенно интересны атоллы - коралловые острова, имеющие форму разорванного или сплошного кольца, обрамляющего мелководную лагуну. Это настоящие "оазисы жизни" в океане, так, в водах Большого Барьерного рифа обитает более 3000 видов живых организмов. Весьма разнообразны здесь трофические связи между живыми организмами. Так, водорослями и полипами питаются многие растительноядные рыбы (рыба-попугай, сппнорог, рыба-хирург, рыба-бабочка и др.), морские ежи. На рифах обильны моллюски, морские звезды, различные хищники (барракуда, мурена, акула, кроеный групер и др.)- Подробнее об обитателях коралловых рифов можно ознакомиться в книге известного английского биолога Ч.Шеп- парда "Жизнь кораллового рифа" (Л., Гидроме- теонздат, 1987. 184 с). Коралловые рифы представляют собой почти замкнутую экосистему, в которую энергия и необходимые для жизни соединения поступают из других сообществ в минимальных количествах, но которая и почти ничего не теряет. Знание этих тонких закономерностей развития кораллов могут помочь при оценке последствий вмешательства человека в природные экосистемы. Человек обязан 57
КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ »=™g-^ ■ ■ I.»... ■ ^——_— , , —^—^, сохранить это неповторимое явление природы, помня слова русского мореплавателя Ф.Ф.Беллинсгаузена: "Коралловые острова, воздвигнутые малыми черепокожными животными, представляют нам огромнейшие на земном шаре здания, ум человеческий изумляющие". КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ это пере- мещения и превращения химических элементов через косную и органическую природу при активном участии живого вещества. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. Такие в большей или меньшей степени замкнутые пути были названы В.И.Вернадским "биогеохимическими циклами". Эти циклы можно подразделить на два основных типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Во всех биогерхимических циклах активную роль играет живое вещество. По этому поводу В.И.Вернадский (1965, с. 127) писал: "Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия огромна. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени". К главным циклам можно отнести круговороты углерода, кислорода, азота, фоЬфора, серы и биогенных катионов. Ниже рассмотрим в качестве примера основные черты круговорота типичных биофильных элементов (углерода, кислорода и фосфора), играющих существенную роль в жизни биосферы. Углерод - его круговорот в биосфере начинается с фиксации атмосферного (Х>2 в процессе фотосинтеза в зеленых растениях и некоторых микроорганизмах. Как* видно на рис. 15, при фотосинте- 58
КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ зе из диоксида углерода и воды образуются углеводы и в то же время высвобождается кислород, уходящий в атмосферу. Часть фиксированного растениями углерода потребляется животными, которые также дышат и выделяют СОг- Мертвые растения и животные в конце концов разлагаются микроорганизмами почв^; углерод их тканей окисляется до СОг и возвращается в атмосферу. Ширина изображенных путей круговорота пропорциональна массе углерода, идущего по данному пути. Подобный круговорот углерода имеется в океане. Однако часть углерода при образовании и последующем ее захоронении в литосфере входит в состав органогенных горных пород (торф, уголь, горючие сланцы), другая — в водоемах участвует в образовании карбонатных пород (известняки, доломиты). Особое место в современном круговороте углерода играет массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания С02 в атмосфере, вызывающее так называемый "парниковый эффект". Кислород - его биогеохимический цикл я*вляет- ся планетарным процессом, связывающим атмосферу, гидросферу и литосферу. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула 02, но еще встречаются-озон (03) и атомарный кислород (О). Свободный кислород поддерживает жизнь, но и сам является продуктом жизнедеятельности организмов. По этому поводу В.И.Вернадский (1967, с. 316) писал: "Жизнь, создающая в земной коре свободный кислород, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных коротких излучений небесных светил'9. Как видно на рис. 16, круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, так как вступает во множество различных химических форм и входит во множество различных соединений минерального и органического состава (Клауд, 59
круговорот Биогвраимичсский А.Джибор, 1972). В основном круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. Процесс продуцирования и выделения кислорода во время фотосинтеза зелеными растениями противоположен процессу его потребления гетеротрофами (животными) при дыхании. Незначительное количество кислорода также образуется в процессе диссоциации молекул воды и озона в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетовой радиации Значительная часть кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при вулканических извержениях и т.д. Подсчитано, что для полного обновления всего атмосферного кислорода потребуется примерно 2000 лет. Деятельность человека начала оказывать весьма ощутимое влияние и на биогеохимический цикл кислорода (Вронский, 1991 б). Рис. 15. Круговорот углерода в биосфере (по Б.Болину, 1972) GO
КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ Жесткое ультрафиолетовое излучение! Рис. 1С. Круговорот кислорода в биосфере (по ПЖлауду. АДжибору, 1972) Фосфор - его круговорот связан с процессами обмена веществ в растениях и животных. Как видно на рис. 17, общий круговорот фосфора состоит как бы из двух частей: наземной и морской. Громадные залежи фосфора, накопившиеся за прошлые геологические эпохи, содержат горные породы (апатиты). В процессе выветривания и денудации суши эти породы отдают фосфаты наземным экосистемам, однако значительная часть фосфатов выщелачивается и попадает в конечном итоге в океан. В морских водах фосфор переходит в состав фитопланктона, который служит пищей другим живым организмам, с последующим накоплением в тканях морских животных (рыб и др.), а часть его теряется на больших глубинах. Частичный возврат фосфора на сушу возможен с помощью морских птиц (залежи гуано на побережьях Перу) и благодаря рыболовству (иногда рыбу используют в качестве удобрений на рисовых плантациях). Однако антропогенный фактор, в частности чрезмерное применение фосфатных 61
КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ удобрений в сельском хозяйстве, нарушает естественный круговорот фосфора. Так, избыток фосфоров в водоемах приводит к их эвтрофированию и т.д. Потери, связанные с _ отложениями на больших глубинах р 'ЛА^^ШШ^Ж Рис. 17. Круговорот фосфора в биосфере (по ПДювинъо. М.Тапгу, 1973 с изменениями) 62
КРУГОВОРОТ ВОДЫ процесс непрерывного, взаимосвязанного перемещения воды на Земле, происходящий под влиянием солнечной энергии, силы тяжести, жизнедеятельности живых организмов, хозяйственной деятельности человека. В целом для всего земного мира существует один из основных источников прфсода воды — • атмосферные осадки и один источник расхода - испарение, которые примерно равны 525 тыс. км3, или 1030 мм в год. Как видно на рис. 18, различают малый и большой круговорот воды. При малом круговороте вода, испарившаяся с поверхности океана, возвращается в него в виде осадков. При большом круговороте вода, испарившись с поверхности океана, частично возвращается в него в виде осадков, а частично переносится на сушу, где также выпадает в виде атмосферных осадков, питая реки и водоемы, но в конечном итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком. Имеющиеся данные по объекту различных частей гидросферы и ее водному балансу позволили вычислить активность водообмена, происходящего в процессе круговорота воды (табл. 7). Видно, что наиболее замедленной частью круговорота воды являются полярные ледники (8000 лет), что связано с медленным движением ледников и таянием льда. Наибольшей активностью, после атмосферной влаги, характеризуются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 дней. Это свидетельствует о быстрой их возобновляемое™: на основе одной с лишним тысячи кубических километров русловых вод в течение года получается в 40 раз больший объем. Вот почему речная вода в естественных условиях всегда практически пресна и служит одним из основных источников водных ресурсов (Львович, 1966), т.е. круговорот воды является по существу глобальным опреснителем G3
вод. Однако в последние десятилетия значительно возросли антропогенные воздействия на гидросферу, включая и круговорот воды (см. Водопотреб- ление, воздействие на гидросферу). Диесипация атомев •одореда в космосе Ювенильные воды Водяной пар 10еадки1 t^^EtlEEl ▲▲▲AAA 444444 Осадки | Испарение | [Испарение| Мировой Рис. 7t9. Круговорот воды в биосфере 7. Активность водообмена (по МЛ Львовичу, 19S6) Часть гидросферы Океан Подземные воды в т.ч. зоны активного водообмена Полярные ледники Поверхностные воды суши Реки Почвенная влага Пары атмосферы Вся гидросфера Объем, тыс. км3 1 370 000 60 000 4 000 24 000 280 1,2 80 14 1 454 000 Элемент баланса, тыс. км3-гол 452 12 12 3 АО 40 80 525 525 Активность водообмена, число лет 3 000 5 000 300 8 000 7 0,030 1 0,027 2 800 G4
ЛАНДШАФТ ЛАНДШАФТ природный географический комплекс, определяемый как: 1) совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных предметов и явлений природы, исторически образующих развивающийся во времени физико- географический комплекс или ряд комплексов; 2) природный комплексов котором все основные компоненты (рельеф, климат, воды, почвы, растительность, животный мир) находятся в сложном взаимодействии образуя однородную по условиям развития единую систему; 3) конкретная территория, однородная по своему происхождению и истории развития и неделимая по зональным и азональным признакам, обладающая единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, 'общим климатом, единооб^ разным сочетанием гидротермических условий, почв, биоценозов и, следовательно, однохарактер- ным набором простых геокомплексов (фаций, урочищ). Это одна из таксономических единиц классификации природно-территориальных комплексов (Охрана ландшафтов, 1982; Реймерс, 1990 и др.) В зависимости от происхождения различают следующие ландшафты: агрокультурный (сельскохозяйственный) ландшафт, естественная растительность в котором в значительной степени заменена посевами и посадками сельскохозяйственных и садовых культур; антропогенный ландшафт, преобразованной хозяйственной деятельностью человека настолько, что изменена связь природных компонентов, причем к ним относится большинство современных ландшафтов Зет*ли. По степени характера воздействия различают: культурные (целенаправленные воздействия - поле, луг), а культурные (в результате нерациональной деятельности человека) и деградированные ландшафты, т.е. потерявшие способность выполнять функции воспроизводства 3. Прнкладпая экология G5
ЛАНДШАФТ здоровой среды; геохимический введен Б.Б.Полыновым для обозначения участка земной поверхности, выделяемого на основе единства состава и количества химических элементов и соединений. Интенсивность накопления определенных элементов в ландшафте или, напротив, скорость самоочищения ландшафта могут служить показателем его устойчивости по отношению к антропогенным воздействиям. Эл°**янты, активно мигрирующие в водах данного ландшафта, и во многом определяющие его особенности, получили название типоморф- ных. Так, типоморфными элементами в тундре и тайге являются железо и ионы водорода, в степях - кальций, в пустынях - хлор и сера и т.д.; охраняемый - ландшафт, на котором в установленном порядке регламентированы или запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности; природный - ландшафт, формирующийся исключительно под влиянием природных факторов и не испытавший влияния хозяйственной деятельности человека; элементарный ландшафт - предложен Б.Б.Полыновым и обозначает участок, сложенный однородными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунтовых вод, с одинаковым характером растительных ассоциаций и одним типом почв. Выделяют три типа: элювиальные, супераквальные и субаквальные. Первые формируются на возвышенных элементах рельефа и здесь Преобладают процессы выноса химических элементов. Субаквальные - формируются в отрицательных формах рельефа и здесь доминируют процессы накопления веществ. Супераквальные занимают промежуточное положение между двумя названными, так как происходит как поступление веществ (извне и из элювиальных ландшафтов), так и вынос его в субаквальные ландшафты. GG
ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР это экологический фактор (свет, температура, почва, биогенные вещества и др.), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое- либо проявление жизнедеятельности организмов. Это понятие ведет йачало от "закона минимума" Б.Либиха (1840). Так, рост растения .зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве. К этому закону Ю.Одум (1986) добавляет Лда вспомогательных принципа. Первый ограничительный: он может быть применим лишь в условиях стационарного состояния, т.е. когда приток и отток энергии и веществ сбалансированы. Второй принцип это взаимодействие различных факторов. Например, некоторым растениям нужно меньше цинка, если они растут не на ярком солнечном свету, а в тени; значит, концентрация цинка в почве с меньшей вероятностью может быть лимитирующей для растений в тени, чем на свету. В водной среде кислорода сравнительно мало, причем его содержание нередко сильно варьирует, и вследствие этого для гидробионтов (особенно животных) он часто служит важным лимитирующим фактором. Также в водной толще лимитирующим фактором является содержание фосфатов, что определяет обилие планктона и в целом продуктивность морской экосистемы. Примером лимитирующего совместного действия многих факторов служат американские омары. Эксперименты показали, что при оптимальной солености омары могут выдерживать более высокую температуру, чем при пониженной, и то же относится к пониженной концентрации кислорода в воде. Сублетальные значения того или иного фактора, т.е. когда их еще могут выносить организмы, могут стать летальными, если не оптимален другой вза- 3* 67
НИША ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ имодействующий фактор (Одум, 1986). Эти понятия важны при решении вопросов природопользования и охраны окружающей среды. НИША ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - место вида в экосистеме, определяемое его биотическим потенциалом и совокупностью факторов внешней среды, к которым он приспособлен. По Ю.Одуму (1986, т. 2., с. 119), "экологическая ниша - это не только физическое пространство, занимаемое организмом, но и функциональная роль организма в сообществе (его трофическое положение) и его место относительно градиентов внешних факторов температуры, влажности, рН почвы и др.". Для характеристики ниши чаще всего используются два измерения: ширина ниши и перекрывание ниши с соседними. Специализация вида по питанию, использованию пространства, времени активности и другим условиям влияет на размеры и динамику Н.э. У близкородственных видов, живших вместе, наблюдаются тонкие разграничения ниш. Так, пасущиеся в саваннах Африки копытные по-разному используют пастбищный корм: зебры обрывают в основном верхушки трав, антилопы гну кормятся тем, что оставляют зебры, газели выщипывают самые низкие травы, а антилопы топи довольствуются высокими сухими стеблями, оставшимися после других травоядных. Наиболее ярким примером экологического разделения сфер питания могут служить две родственные рыбоядные птицы (большой баклан и длинноносый, или хохлатый баклан) Великобритании. Эти два вида гнездятся на одних и тех же обрывах и кормятся в тех же прибрежных водах. Однако тщательный анализ показывает, что несмотря на сходство местообитания, выясняются существенные различия в составе их пищи. На рис. 19 видно, что длинноносый баклан питается в основном рыбой (песчанки, сельдевые), плавающей в верхних слоях воды, тогда как большой 08
НИША ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ баклан добывает пищу в придонных слоях, где ловит камбалу, бычков, беспозвоночных - креветок и др. Значит, пища этих двух видов бакланов различна, и они занимают разные экологические ниши и фактически не конкурируют за пищевые ресурсы. Концепция Н. э. связана с решением ряда практических задач, ц частности, йри интродукции новых видов растений и животных. Песчанки Сельдевые Камбалы Креветки Губановые Бычки Прочие рыбы Длинноносый баклан Большой баклан 1 - I32 1 | ' '''\aq\ 1 г к 4 L 0 1 J26 I ' *' р. J I 1 г 7 7 32 20 40 60 20 40 60 Рис. 19. Экологические ниши двух близкородственных видов морских птиц по способу питания (по Ю.Одуму, 1980) Эти данные также необходимы для сохранения и восстановления численности редких и исчезающих видов животных. В этом случае приобретает особое значение понятие стация - часть местообитания, которая используется животными ограниченное время или для определенных целей (сезонные стации кочевок и размножения). Так, на территории Кавказского биосферного заповед- G9
НООСФЕРА ника основным местообитанием для зубров горной породы (их численность достигла 1200 особей) являются горные склоны на высотах от 470 до 2900 м. Большинство из них проводят лето у верхней границы леса, а на зиму основная масса животных откочевывает в малоснежные предгорья (стация переживания). Сохранение и воспроизводство животных, особенно редких и исчезающих, должно базироваться на изучении степени распро- ^^анения вида, характера местообитания " типов стаций, кормовых ресурсов и т.д. НООСФЕРА (от греч. - разум и шар) - это понятие "сферы разума" ввел французский математик и философ Е.Ле-Руа в 1927 г., а обосновал В.И.Вернадский (1944). Это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. По этому поводу В.И.Вернадский (1965, с. 328) писал: "Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше". Он также отмечал, что человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может, его существование есть ее функция, которую он несет с собой всюду, неизбежно изменяя ее. J Сам В.И.Вернадский видел противоречивость отдельных положений концепции о ноосфере, как идей революционных, охватывающих наиболее дстрые проблемы человечества и его -будущего. Поэтому эти вопросы и сейчас вызывают острые споры среди исследователей. Например, Ю.Одум (1986) считает, что несмотря на огромные возможности и способности человеческого разума к 70
НООСФЕРА управлению природными процессами, тем не менее еще рано говорить о ноосфере, так как человек не может предугадать все последствия своих действий. Об этом свидетельствует множество возникших экологических проблем на нашей планете. Ряд ученых (Куражковский, 1992 и др.) полагают, что правильнее говорить в настоящее время лишь о существовании начальных стадий развития ноосферы (протоноосферы), имеющей принципиальнее отличия от ее будущего состояния. В последние годы для изучения ноосферной стадии эволюции биосферы стали применять математическое моделирование, которое позволит получить обширную информацию о возможном состоянии среды, вследствие крупномасштабных воздействий на нее человека. Самой грандиозной попыткой такого подхода послужил экспериментальный комплекс "БИОСФЕРА-2" в Аризоне (США). Его объем составил около 200 тыс. м3, площадь прозрачного покрытия - около 16 тыс. м2, в нем были размещены различные биомы: влажнотропические леса, саванна, пустыня, болота, океан, агроэкосистема и жилые комплексы (8 исследователей). Так, влажнотропические леса включили более 300 видов высших растений; саванна была представлена африканскими акациями, 35 видами злаков, бобовых; воспроизведена экосистема кораллового рифа с гигантскими моллюсками и креветками. Из позвоночных в комплекс были введены: полуобезьяна галаго, панте- ровая черепаха, ящерицы, лягушки и др. В агро- экосистеме имелись рисовые чеки, посевы зерновых, обеспечивающие питание ученым (Природа, 1993, № 10). Этот почти двухгодичный эксперимент позволил смоделировать сложные биогеохимические циклы биофильных элементов (азота, фосфора, серы и др.), изучить особенности круговорота диоксида углерода (составил всего 4 дня) и 71
т.д. Но в то же время он выявил существенные нарушения "биосферного" равновесия в комплексе: повышенное содержание С02, уменьшение содержания кислорода с 21 до 16%, гибель некоторых видов растений и животных, недостаточную в сравнении с ожидаемой продуктивность культурных растений и т.д. Аналогичный микрокомплекс "БИОС-3" (объемом 300 м3) был сконструирован в институте биофизики СО РАН с 2-3 испытателями, где выращивали сельскохозяйственные культуры, их убирали и перерабатывали урожай (Гительзон, Лисовский, 1994). В результате эксперимента было установлено, что система жизнеобеспечения, основанная на биологическом круговороте, реально осуществима и содержит в себе возможности дальнейшего совершенствования. Такие малые искусственные экосистемы скорее всего являются моделью ноосферы, что может послужить основой для разработок новых принципов природопользования. Именно такой ноосферный подход будет стимулировать ослабление нагрузки на биосферу и сохранение ее основных структур, достаточность природных ресурсов и гарантиро- ванность развития человечества в будущем. Не случайно В.И.Вернадский в письме к И.И.Петрункевичу (Новый мир, 1989, № 12 с. 212) писал: "# считаю мало вероятным, с точки зрения естественных земельных процессов, опасение гибели цивилизации, о которой сейчас многие думают..'* ОНТОГЕНЕЗ (от греч. - сущее и происхождение) - индивидуальное развитие организма с момента образования до естественного завершения его жизненного цикла (до смерти или прекращения существования в прежнем качестве). Термин введ Э.Геккель в 1866 г. Онтогенез представляет собой процесс развертывания и реализации наследственной информации, заложенной в зародышевых клетках» 72
ОНТОГЕНЕЗ Он у растений в целом больше зависит от условий природной среды, чем у животных. У представителей разных живых организмов продолжительность онтогенеза неодинакова (см. табл. 8). Видно, что растения также довольно разнообразны по продолжительности жизни индивидуума, как и животные. Ограничение онтогенеза нартуплением естественной смерти даж£ при наличии благоприятных внешних условий представляет собой важный результат эволюции, позволяющий осуществлять смену поколений. Особенно интервалы продолжительности жизни резко колеблются у растений, в частности долгожителями (до 4 000-5 000 лет) являются баобаб, драконовое дерево, мамон- тово дерево - секвойя, остистая сосна Калифорнии и др. Некоторые арктические растения, несмотря на экстремальные условия, живут довольно долго: предельный возраст карликовой березки составляет 80 лет, полярной ивы - 200 лет, голубики - 93 и т.д. 8. Продолжительность онтогенеза некоторых видов организмов (по А.ВЯбпокову, АТ.Юсуфоеу, 1989) Основные виды живых организмов I. Царство предъядерных Циан ей II. Царство грибов Трутовик Белый гриб III. Царство растений Пшеница Виноград Яблоня Грецкий орех Липа Дуб Кипарис Продолжительность онтогенеза несколько часов до 25 лет несколько лет около года 80-100 лет 200 лет* 300-400 лет 1000 лет 1200 лет 1 3000 лет 73
ПАРАЗИТИЗМ Основные виды живых организмов 1 Мамонтово дерево (секвойя) IV. Царство животных Муравей Пчела медоносная Морской еж Сом Жаба обыкновенная Черепаха Слон африканский Гиббон Филин обыкновенный Продолжительность онтогенеза 5000 лет до 7 лет до 5 лет до 8 лет 60 лет до 36 лет до i60 лет 60 лет до 32 лет 68 лет 1 ==^===^=^==а , s^asssssss ПАРАЗИТИЗМ - форма взаимоотношений между организмами, при которой один из них (паразит) живет за счет питания тканями или соками другого (хозяина), тесно связанных в своем жизненном цикле. Паразитов больше всего среди микроорганизмов и относительно примитивных многоклеточных, а подверженность паразитизму наиболее развита у цветковых растений и позвоночных животных. Паразиты различаются по тому, насколько они тесно связаны со своим местообитанием, т.е. хозяином: Эктопаразиты питаются телом хозяина, находясь на его поверхности: паразиты-животные (блохи, вши, клещи, черви-сосальщики и др.), среди растений этот тип доминирует (тля, мучнистая роса, раффлезия), причем они селятся на поверхности листьев, проникая своими органами глубоко в тело хозяина. Как правило, у йЬх имеются специальные приспособления, например, черви- сосальщики снабжены прикрепительным аппаратом, состоящим из крючков и присосок на заднем конце тела, что позволяет им хорошо удерживаться на теле рыбы-хозяина. Эндопаразиты эти внутренние паразиты имеют наиболее совершенные приспособления, позволяющие им' существовать внутри хозяина. 74
ПАРАЗИТИЗМ Микропаразиты часто бывают полностью внутриклеточными, среди паразитов высших растений в клетках хозяина обитают вирусы, бактерии и примитивные грибы. Для своего существования они часто выбирают самые оптимальные участки тела хозяина, в частности на жабрах рыб, благодаря постоянному притоку крови здесь создаются богатые кислородом местообитания, где паразитируют простейшие, клещи, пиявки, веслоногие ракообразные и др. Эндопаразиты в кишечнике позвоночных животных, где почти отсутствует кислород, но где достаточно высокая температура и изобилие ядовитых продуктов распада, находят для себя благоприятную среду обитания. Они также характеризуются довольно высокой плодовитостью: самка аскариды ежедневно откладывает 200 тыс. яиц т.е. около 70 млн. штук в течение года (Гржимек, 1988). Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи, стабильность обстановки приводит иногда к редукции отдельных организмов у внутренних паразитов. Так, ленточные черви, всасывающие переваренную пищу через свои покровы, отличаются отсутствием пищеварительной системы и редукцией нервной. По данным Дж. Ренни (1992), некоторые паразиты способны даже манипулировать поведением своих хозяев в собственных интересах, используя их как средства перехода к следующему хозяину. Так, муразьи, зараженные двуусткой, "приковывают" себя к стеблям травы собственными челюстями. Затем их вместе с травой поедают пасущиеся овцы следующие хозяева в жизненном цикле двуустки. Оригинально решает аналогичную проблему эндопаразит одного вида моллюсков, обитающих в Северной Америке и Европе. Этот паразитический червь первую стадию своей жизни проводит внутри улитки, а затем для завершения цикла своего развития в пищеварительном тракте птиц ис- 75
ПИРАМИДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ пользует хозяина в своих целях. Он, вторгаясь в огромных количествах в нежные рожки улиток, превращает их в ярко окрашенные "колбаски", весьма напоминающие гусениц. Поэтому моллюски становятся легкой добычей птиц, и тем самым эндопаразит успешно решает проблему своей дальнейшей транспортировки к следующему хозяину. По степени зависимости от хозяина паразиты также подразделяются на: факультативные <^™собные жить и размножаться самостоятельно, независимо от хозяина, но часто при снижении жизнестойкости паразитирующие на нем (например, большинство растений сем. норичниковых); облигатные - абсолютно не способные жить и размножаться вне своего хозяина, т.е. без питания тканями или соками данного хозяина они не способны существовать (кишечные паразиты). Среди растений многие из них не имеют хлорофилла, корней и др., к ним относятся представители семейств раффлезиевых, повиликовых, заразиховых, ремнецветниковых и др. Паразитизм широко распространен в растительных сообществах, так, среди цветковых растений известны свыше 500 видов настоящих (полных) паразитов и около 2000 полупаразитов (Жизнь растений, т. 1, 1974). К полным П. можно отнести вышеуказанные облигатные паразиты- растения. К полупаразитам, способным к фотосинтезу, но получающим от растений-хозяев лишь веду и питательные вещества, можно отнести такие, как омела, марьянник, оганки и др. ПИРАМИДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в естественных экосистемах, выраженное в их массе и выраженное в виде графических моделей. Эффект пирамиды в виде таких моделей разработал Ч.Элтон (1927). Они бывают в основном трех типов: 7G
ПИРАМИДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОМАССА В УСЛОВНЫХ ЧИСЛАХ РЕДУЦЕНТЫ Рис. 20. Экологическая пирамида (биомасс) и трофические уровни в экосистеме (по Ч. Элтону), Иа рисунке пирамида перевернута 1) пирамида численности отражает количество отдельных организмов по трофическим цепям, причем численность особей при движении от продуцентов к консументам различного порядка значительно уменьшается; 2) пирамида биомасс - 77
показывает соотношение различных организмов по пищевым цепям в данной экосистеме (рис. 20). Видно, что параметры продуцентов, как правило, выше, чем консументов различного порядка (отсюда и форма пирамиды); 3) пирамида энергии - даны величины потока энергии через последовательные трофические (пищевые) уровни, т.е. эта пирамида отражает картину скоростей прохождения массы пищи через трофическую цепь и т.д. Все эти основптж~ типы П.э. показывают закономерное понижение всех показателей с повышением трофического уровня живых организмов. Изучение различного типа П.э. позволяет получать необходимые сведения о составе и функционировании определенных экосистем или их отдельных частей, а также определять степень воздействия антропогенных факторов на отдельные живые организмы или на экосистему в целом. ПОЖАРЫ как экологический фактор - по Ю.Одуму (1986), они рассматриваются наряду с такими абиотическими факторами, как температура, влажность, осадки, почвы и др. При этом выделяют два типа пожаров: верховые, т.е. очень интенсивные и часто разрушающие всю растительность и органику почвы, и низовые, которые, напротив, обладают избирательным действием. Последние для одних растений оказываются более лимитирующим фактором, для других - менее и, таким образом, способствуют развитию растений, обладающих толерантностью по отношению к пожарам. Так, азотфиксирующим бобовым небольшой пожар часто даже полезен. Пожар как благоприятный фактор способствует развитию болотной сосны, произрастающей на береговых равнинах юго-запада США. Сосна более устойчива к огню: верхушечная почка сеянцев ее лучше защищена пучком длинных плохо горящих игл, чем лиственные породы.* Низовые пожары избирательно 78
ПОПУЛЯЦИЯ благоприятствуют данному виду. При полном отсутствии пожаров поросль лиственных пород быстро растет и заглушает болотную сосну. По мнению американских экологов, великолепные редкостойные сосновые леса юго-запада США являются частью экосистемы "пожарного" типа. Примером такой "пирогенноц" экосистеме является чапараль кустарниковые сообщества жестколистных вечнозеленых растений, широко распространенные в Ср^"т*земноморье, Калифорнии, Мексике, Чили. После пожара эти сообщества легко восстанавливаются. По данным Г.Вальтера (1982), в Австралии имеются растения-пирофиты, устойчивые к воздействию пожаров, и для которых они необходимы для распространения семян. Так, многие виды протейных, миртовых, эвкалиптов и сосен обладают плодами, которые самостоятельно не могут вскрыться. Но после кратковременного воздействия огня при проходящем через заросли пожаре плоды или шишки вскрываются, и семена падают на удобренную золой почву. ПОПУЛЯЦИЯ совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. По А.М.Гилярову (1990, с. 38), "популяция - это любая способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида* более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида". Основными характеристиками П. являются: численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост особей, темп роста и др. Кроме того, популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную (соотношение полов) и пространственную (колонии, семьи, стаи). Так, возрастная структура П. является ее важной характеристикой, влияющей как на рождаемость, так и смертность. Соот- 79
ношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению в данный момент, причем обычно в быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. У промысловых птиц и пушных зверей отношение сеголетков (особей рождения текущего года) к старшим возрастным группам служит показателем тенденции изменения численности популяции. Это отношение определяют во время охотничьего сезона (осенью или зимой) по выборке из популяции, полученной охотниками-промысловиками. Соотношение полов имеет также практическое значение (стада домашних животных или млекопитающих, когда без всякого ущерба для динамики популяции и поддержания естественного равновесия можно изъять определенное число самцов или самок. Популяции реагируют на изменение внешней среды изменениями численности, соотношения полов, возрастной структуры и т.д. ПОЧВА это поверхностный слой земной коры (точнее коры выветривания), который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельным природным образованием. Важнейшим свойством почвы является плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и всех живущих на суше организмов. Почва является гигантской экологической системой, оказывающей, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли. Основателем научного почвоведения является выдающийся русский ученый В.В.Докучаев (1846- 1903), который впервые дал определение понятию "почва" и "почвенный профилъ*\ выявил главные 80
ПОЧВА отличительные свойства и раскрыл сущность почвообразовательного процесса. Посредством почвы важнейшего компонента биоценозов осуществляются экологические связи живых организмов с литосферой, гидросферой и атмосферой. В одной из лекций В.В.Докучаев говорил студентам: "Сегодня я буду беседовать,, с вами„ Затрудняюсь назвать предмет нашей беседы - так он хорош! Я буду беседовать с вами о царе почв, о главном основном богатстве Рост» Нет тех цифр, какими можно было бы оценить силу и мощь русского чернозема". К пяти факторам почвообразования, установленным В.В.Докучаевым, - материнским (почво- образующим) породам, растительным и лсивотным организмам, климату, рельефу и времени - позже были добавлены водь! (почвенные и грунтовые) и хозяйственная деятельность человека. Развитие почвы неразрывно связано с материнской породой (гранит, известняк, песок, лессовидные суглинки и др.), причем этот процесс весьма длителен. Образование рыхлой минеральной почвенной массы связана как с процессами химического выветривания, так и с биологическими. Под воздействием растений происходит образование специфических органических веществ (гумуса или перегноя). Именно содержание гумуса в почвах и определяет их плодородие. Почвы по морфологическим (внешним) признакам резко отличаются от горных пород, вследствие физико-химических процессов, протекающих в почвах. Они включают такие показатели, как цвет (черноземы, буроземы, серые лесные, каштановые и др.), структура (зернистая, комковатая, столбчатая и пр.), новообразования (в степях карбонаты кальция, в полупустынях - скопления гипса). Толщина почвенного слоя в умеренных районах на равнинах не превышает 1,5-2,0 м, в горных - менее метра. В почвенном профиле, где преобладают движе- 81
ния почвенных растворов сверху вниз, чаще всего выделяется три главных горизонта (рис. 21): ++++*++++ Дернина, лесная подстилка, луговой или степной войлок Персгнойно-аккумулятивный (гумусовый) горизонт Элювиальный горизонт Иллювиальный горизонт Материнская порода Рис. 21. Обобщенный почвенный профиль - перегнойно-аккумулятивный (гумусовый) горизонт; - элювиальный, или горизонт вымывания, характеризующийся преимущественно выносом веществ; - иллювиальный горизонт, куда из вышележащих горизонтов вмываются вещества (легкорастворимые соли, карбонаты, коллоиды, гипс и пр.). Ниже располагается материнская (почдообразую- щая) порода. На количество горизонтов в почвенном профиле влияют климатические условия, в частности в подзолистых почвах, характерных для хвойных лесов, где выпадает достаточное количество осадков и почва энергично промывается, выделяются все три указанных горизонта. Черноземы имеют распространение в степной зоне, где атмосферных осадков недостаточно, почва промывается слабо, и поэтому в них выделяется всего два горизонта: верхний (А!) - гумусовый, черного 82
ПОЧВА цвета, и нижний (В) - карбонатный, обогащенный легкорастворимыми соединениями. По данным А. Н.Геннадиев а и др. (1987), на Русской равнине и в Приэльбрусье скорость гуму- сонакопления на свежих субстратах достигает? в первые десятки лет 1-2 мм/год, а в почвах примерно 1000-летнего возраста ограничивается значениями 0,6-0,7 мм/год. Скорость формирования гумусового профиля определялась по результатам изучения ™>чв на датированных субстратах с различным возрастом. Как видно из табл. 9, для различного типа почв характерны разные скорости формирования гумусового горизонта, в частности для типичных черноземов эта величина составляет 0,4-0,45, а для подзолов - 0,1-0,2 мм/год. Это позволило косвенно определить примерный возраст некоторых типов почв: черноземы и темно-каштановые почвы не менее 2500-3000 лет; светло-каштановые, серые лесные, бурные лесные - 800-1000 лет; - торфяно-глеевые, горно-луговые, лугово-каш- тановые - 500-800 лет. Эти данные сопоставляются с имеющимися показателями для других районов земного шара, так, для образования подзолов требуется не менее 1500 лет (на Аляске - 1000-1500 лет). Однако иногда для формирования почв необходимы значительные величины времени, так, максимальный возраст почв прерий Северной Америки составляет 14 000 лет, а для образования настоящей почвы на гранитах в условиях экваториальной гумидной 'зоны требуется около 20 000 лет (Кукал, 1987). Данные о скорости формирования гумусового профиля весьма необходимы при изучении почвенной эрозии и для определения величины допустимого смыва в условиях нарастающего антропогенного воздействия на почвенный покров. 83
почвы 9. Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины (по А.Н.Геннадиеву и др., 1987) 1 ■ ■ '- ' ■— '■ ~—-—- ■■■■■■»—^—g- — ! =■--» —Ч" Группа почв I орно-луговые, горные лесо-луговые Торфяно-глеевые, болотно-подзолнстые Дерново-карбонатные, оподзоленные Черноземы оподзоленные, типичные * ерые лесные, черноземы обыкновенные Черноземы южные, темно-каштановые, дерново-подзолистые Подзолы и типичные подзолистые Солонцы, светло-каштановые Скорость, мм/год 0,80-1,00 0,50-0,80 0,45-0,50 0,40-,45 о,35-0,40 0,20-0,30 0,10-0,20 1 менее 0,10 ПОЧВЫ (их типы) - это большая группа почв, формирующихся в однородных условиях и характеризующихся определенным строением почвенного профиля, однотипным направлением процессов почвообразования (черноземные, подзолистые, каштановые и др.) Впервые генетическую классификацию почв разработал В.В.Докучаев (1900), которая впоследствии была уточнена и дополнена исследованиями Б.Б.Полынова, М.А.Глазовской, И.П.Герасимова, В.А.Ковды и многими другими. В современной генетической классификации почв используются также таксономические единицы, которые выделяются с учетом интенсивности процесса почвообразования, свойств и гранулометрического состава. Этот принцип можно рассмотреть на примере чернозема: чернозем (тип), южный (подтип), малогумусный (вид), суглинистый (разновидность). На территории бывшего СССР выделено около 100.типов почв. В почвенном покрове материков хорошо выражена горизонтальная зональность. Поэтому приведем краткую характеристику наиболее распространенных зональных типов почв Евразии (включая территорию России). 84
почвы Арктические и тундровые почвы. Они занимают около 4% суши земного шара (на территории бывшего СССР - более 8%). Они распространены на северных окраинах Евразии и Северной Америки, на островах Северного Ледовитого океана. Формируются в условиях сурового арктического и субарктического, климата и сильно разреженного растительного покрова. Мощность почвенного слоя зависит от глубины сезонного про- т°"рания многолетней мерзлоты и не преямтчает 40 см. Они отличаются переувлажнением и развитием анаэробных микробиологических процессов. Содержание гумуса составляет 1-3%. Подзолистые почвы. Они формируются в условиях умеренного влажного климата под хвойными лесами Евразии и Северной Америки. В формировании почвы преобладающее значение имеет под- золообразовательный процесс. Хорошо выражены все три горизонта в почвенном профиле, что является следствием значительного увлажнения и равномерного промывного режима под пологом леса. Непосредственно под лесной подстилкой выделяется маломощный светлосерый перегнойный горизонт Ai (содержание гумуса менее 4%), ниже идет элювиальный (А2) белесой окраски из-за наличия в нем большого количества кремнезема, и затем иллювиальный (В) плотного сложения, ржаво-бурого цвета. Также выделяется ряд подтипов: глеево-подзолис- тые и в подзоне хвойно-широколиственных лесов дерново-подзолистые (с повышенным содержанием гумуса - до 5-6%), где в почвообразовании принимают участие лесные травы. Черноземы. По образному выражению В.И.Вернадского "в истории почвоведения чернозем сыграл такую же выдающуюся роль, какую имела лягушка в истории физиологии, кальцит в кри- 85
почвы сталлографии, бензол в органической химии". Этот тип. почв распространен в пределах лесостепной и степной зон Евразии, они занимают более 8% территории нашей страны (или около 50% всей площади черноземов на планете). Современные представления о черноземе сформулировал В.В.Докучаев в своей классической работе "Русский чернозем" (1883). Ч. формируются в условиях засушливого климата и нарастающей континен- тальности. В развитии чер"^земов особенно велика роль степной растительности с преобладанием дерновинных злаков. С нею связано накопление большого количества гумуса (до 10% и более). Ведущим почвообразовательным процессом в черноземах является гумусонакопление. С ним связано формирование горизонта Ai, имеющего темно- серую (до черного) окраску и прочную зернистую структуру. Легкорастворимые соединения выносятся в горизонт В, насыщенный карбонатами кальция. С севера на юг имеют распространение: выщелоченные и оподзоленные черноземы, которые сменяются типичными черноземами, а еще южнее обыкновенными и южными. Черноземы являются наиболее плодородными почвами и служат основной базой для производства зерновых культур. Русский просветитель А.Н.Радищев за эталон почв принимал чернозем и*считал, что если человек найдет путь к превращению всякой почвы в чернозем, "тот будет благодетель человечества". В этой мысли можно видеть зачатки нынешних работ по рекультивации земель. Каштановые почвы. Они занимают 7% территории суши, в нашей стране - 9%, причем формируются в засушливых и экстраконтинентальных условиях сухих степей. Наибольшие площади приурочены к Причерноморской и Прикаспийской низменности, большие массивы находятся в Казахстане и в степях юго-восточного Забайкалья. 8G
почвы Здесь количество осадков незначительно (200-300 мм), разреженный почвенный покров, поэтому все это определяет незначительное содержание (менее 4%) гумуса в каштановых почвах. По мощности гумусового горизонта выделяются три подтипа: темно-каштановые (мощность горизонта Ах 25 см), каштановые (до 20 см) и светло-каштановые (горизонт Ах до 15 см). Эти почвы довольно широко используются в земледелии, так как обладают плодородием и содержат достлтпиное количество элементов питания. Серо-бурые почвы и сероземы. Они типичны для равнинных внутриконтинентальных пустынь умеренного пояса, субтропических пустынь Азии (Иранское нагорье) и Северной Америки. На их долю приходится до 17% площади суши, в бывшем СССР - до 8% (Добровольский, 1989). Серо-бурые почвы и сероземы развиваются в условиях сухого континентального климата и отличаются высокой засоленностью и малым содержанием гумуса (до 1-1,5%). Отличаются низким плодородием и пригодны для сельскохозяйственного использования лишь при условии орошения. Красноземы и желтоземы. Они формируются в условиях субтропического климата под влажными субтропическими лесами. Широко распространены в юго-восточной Азии, на побережье Черного и Каспийского морей. Общая их площадь составляет 19% суши (на территории бывшего СССР - менее 0,1%). Основной почвообразующей породой является элювиальная кора выветривания, поэтому они отличаются высоким содержанием кремнезема, оксидов железа, алюминия, марганца. Для строения почвенного профиля краснозема характерны черты почв промывного режима: горизонт Ах (содержит до 6% гумуса), переходно- иллювиальный горизонт В красного или желто- 87
ПРАВИЛА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ бурого цвета, ниже - красноцветная кора выветривания (С). Желтоземы, в отличие от красноземов, имеют признаки оподзоливания (горизонт А2) и меньшее содержание гумуса (до 3%). Почвы влажных тропиков при сельскохозяйственном использовании требуют внесения минеральных удобрений, а также проведения противоэрозионных мероприятий. Гидроморфные почвы. Это почвы, в процессе формирования которых участвуют атмосферная влага, поверхностные и грунтовые воды. Геохимические условия развития таких почв складываются в лесной, степной и пустынной зонах. К этому типу почв относятся и болотные, образующиеся в условиях избыточного застойного увлажнения, связанного с близким залеганием грунтовых вод. Они широко распространены в тундре, лесотундре и в зоне лесов Евразии, а в засушливых областях встречаются лишь в поймах крупных рек. Основным почвообразовательным процессом почв болотного типа является оглеение. К числу гидроморфных почв относятся засоленные почвы аридных районов (солончаки, солонцы). В пустынях Средней Азии солончаки занимают свыше 10% площади, для них характерна высокая степень засоления. Солонцы образуются из солончаков в условиях промывного режима (при увлажнении климата, понижения уровня грунтовых вод) и легкорастворимые соли накапливаются на некоторой глубине. ПРАВИЛА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ cojoKynHocTb естественных закономерностей, определяющих функционирование популяций и экосистемы; реакция живых организмов на стойкие изменения природной среды. Установлено значительное количество П.э., определяющих взаимосвязь организмов с окружающей средой. Однако приведем лишь наиболее важные и имеющие прикладное значение для экрлогии. 88
ПРАВИЛА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ Правило Бергмана (1847) в пределах вида теплокровные животные с более крупными размерами встречаются в более холодных областях (подтверждается у позвоночных животных в 50% случаев, из которых у птиц - по 75-90%). Оно отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в разных климатических условиях, т.е. чем крупнее животное, тем легче ему сохранять тепло. Так, белый медведь Арктики имеет максимальный вес. по 1000 кг, бурый медведь - до 750 кг, а малайский медведь - всего 65 кг. Наиболее крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост в среднем 117 см, а самый маленький пингвин Антарктиды (высотой до 40 см) - обитает почти на экваторе (Галапагосские острова). Частным случаем *из этого правила является правило Аллена (1877): выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши, и др.) тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Хорошим примером служит лисица: фенек Сахары имеет длинные конечности и огромные уши; лисица умеренных широт - более приземиста, а ее уши намного короче; и, наконец, у песца, живущего в Арктике - очень маленькие уши и короткая морда. Правило Дарлингтона - уменьшение площади острова в 10 раз сокращает число живущих на нем видов (амфибий и рептилий) вдвое. Это правило необходимо учитывать при определении размеров охраняемых природных территорий. Правило Уоллеса (1859) - по мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ организмов. Правило Глогера (1833) - виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых й сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла. 89
ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКАЯ Правило Шелфорда-Парка (1929, 1930) согласно которому, на организмы, обитающие в умеренных областях, стимулирующее действие оказывают изменения температуры среды. С информацией о других экологических правилах можно ознакомиться в имеющихся энциклопедических словарях (Дедю, 1989; Реймерс, 1990 и др.). ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКАЯ общее количество органического вещества (биомассы), производимое популяцией или сообществом за единицу времени на единицу площади. При этом различают первичную биомассу, производимую в процессе фотосинтеза автотрофами (зелеными растениями); и вторичную биомассу, полученную гетеротрофами за единицу времени на единицу площади. Первичную продукцию разделяют на валовую (равную общему количеству продуктов фотосинтеза за определенный отрезок времени) и чистую (равную разности между валовой и той ее частью, которая использовалась на дыхание растений). У травянистых растений на дыхание используется 40-50%, а у деревьев - 70-80% валовой первичной продукции. Первичную продукцию наземных экосистем обычно оценивают по годовому приросту растительной биомассы (чистая продукция). Каждая экосистема с учетом природных факторов характеризуется определенными величинами первичной биологической продуктивности. Из табл. 10 видно, что ежегодная первичная продукция биосферы составляет 170 109 т, причем 2/з ее производится экосистемами суши. Благоприятное сочетание многих природных факторов делает наиболее продуктивной наземной экосистемой влажные тропические леса: их чистая первичная продукция составляет 1000-3500 г/м2 в год, а минимальные значения приходятся на аридные районы (пустыни, полупустыни). Наземные экосистемы' намного продуктивнее морских. 90
ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ■ ===== '1=8=====^== ■■ ' ===== • 1 Hi Вторичная продукция биосферы составляет 3934 -10° т/год, из них около 75% дают морские экосистемы (Уиттекер, 1980). 10. Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по Р.Х.У и штекеру, 1980) Типы экосистем Влажные тропические леса Тропические сезонные леса Вечнозеленые леса умеренного пояса Листопадные леса умеренного пояса Бореальные леса (тайга) Лесо-кустарниковые сообщества Саванны Лугостепи умеренного пояса Тундра и высокогорья Пустыни и полупустыни Экстрем, пустыни, скалы, пески и др. Культивируемые земли Болота и марши Озера и реки Материковые экосистемы в целом: Открытый океан Зоны апвеллинга Континентальный шельф Заросли водорослей и рифы Речные дельты (эстуарии) Морские экосистемы в целом: Средняя и общая продуктив- ность биосферы Пло- 1 щадь, 106 км2 17 7,5 5,0 7,0 12,0 8,5 15,0 9,0 8,0 18,0 24,0 1 14,0 2,0 2,0 149,0 332,0 • 0,4 26,6 0,6 1,4 |361,0 1510,0 Чистая первичная продукция, г/м2 за гол I колебания 1000-3500 1000-2500 600-2500 600-2500 400-2000 250-1200 200-2000 200-1500 10-400 10-250 0-10 ; 100-3500 | 800-3500 100-1500 0-3500 2-400 400-1000 200-600 500-4000 | 200-3500 2-4000 0-4000 в среднем 2200 1600 1300 1200 800 700 900 600 140 90 3 650 2000 250 773 1 125 ! 500 1 360 2500 1500 152 333 Общая чистая продукция, 109 т/гол 37,4 12,0 6,5 8,4 9,6 6,0 13,5 5,4 1.1 1,6 0,07 9,1 4,0 0,5 115 41,5 1 0,2 1 9,6 1,6 2,1 55 170 91
РАСТЕНИЯ НАСЕКОМОЯДНЫЕ РАСТЕНИЯ НАСЕКОМОЯДНЫЕ (хищные) - эколо- гическая группа автотрофных растений (около 500 видов), способных улавливать насекомых и частично их переваривать с помощью ферментов и органических кислот, в результате чего они восполняют недостаток азота и других питательных веществ в субстрате. Распространены преимущественно в тропиках (саррациниевые, росянковые, непентовые и др.). В России известно около 20 виде0 обитающих в лесах умеренного пояса н* местах с недостатком азота, фосфора, и калия: одни из них поселились в водоемах (виды пузырчатки, альдрованды с редуцированной корневой системой), другие на верховых (сфагновых) болотах (виды росянки, жирянки). Верховые болота получают воду из атмосферных осадков, поэтому крайне бедны питательными веществами; здесь цветковых растений мало, встречается росянка круглолистная в сообществах с пущицей, осокой, подбелом, голубикой, клюквой и др. На верхних болотах Северной Америки обитает насекомоядное растение - саррацения пурпурная с очень своеобразными листьями. Известно три основных типа насекомоядных растений: - активные лбвцы (венерина мухоловка); - растения, имеющие ловушки в виде кувшинчиков или урн (саррацения); растения, имеющие липкие листья (росянковые) (Кемп, Арме, 1988). Венерина мухоловка вымирающее насекомоядное растение, распространенное только на Каролинских островах (Тихий океан). Внутренняя поверхность двулопастных листьев имеет красную окраску, привлекающую насекомых. В ответ на прикосновение насекомого в чувствительных волосках, расположенных на внутренней поверхности листа, возникает электрический импульс, 92
РАСТЕНИЯ ЭНТОМОФИЛЬНЫЕ который в свою очередь вызывает быстрые изменения воды в клетках листа. В результате лист быстро захлопывается и насекомое оказывается в ловушке, при этом волоски, расположенные по краю листа, образуют вокруг добычи решетку. Железы, имеющиеся на внутренней поверхности листа, выделяют ферменты, переваривающие мягкие части насекомого. Непереваренные остатки выбрасываются, когда ловушка открывается снова в ожидп«"и новой жертвы. Саррацения - растения, имеющее ловчие аппараты в виде кувшинчиков, образованных трубчатыми листьями. Вырабатывающие нектар железки на верхнем краю кувшинчика привлекают насекомых. Прямо за этими железками расположен участок с гладкой скользкой поверхностью, по которой неосторожное насекомое скатывается вниз и попадает в капельку переваривающих ферментов. Направленные вниз волоски внутри кувшинчика не дают насекомому выбраться наружу, вынуждая его двигаться лишь вниз к основанию листа. Росянка насекомоядное растение с липкими листьями, причем каждый лист покрыт волосками, выделяющими блестящие клейкие капельки, привлекающие насекомых. Когда насекомое приклеилось, волоски его удерживают, а затем растение начинает вырабатывать пищеварительные ферменты и поглощает продукты переваривания. РАСТЕНИЯ ЭНТОМОФИЛЬНЫЕ растения, опыляемые насекомыми. Так, в европейской флоре покрытосеменных насекомыми опыляется около 80% видов. Это один из примеров межвидовых биотических факторов, характеризующих взаимоотношения между растениями и животными. Кроме того, в тропиках немаловажную роль в опылении растений играют птицы (около 2000 видов): нектарницы, колибри, летучие мыши и др. В процессе эволюции вырабатывается своеобразная си- 93
РАСТЕНИЯ ЭНТОМОФИЛЬНЫЕ стема взаимоотношений: некоторые цветки доступны лишь для определенных насекомых, которые в свою очередь отыскивают их и обеспечивают опыление. Причем выраженная индивидуальность структуры, формы, цвета и запаха цветка часто определяется вкусом специфических опылителей. Энтомофильные растения в отличие от анемо- фильных (ветроопыляемых) имеют крупные яркие цветы, обладающие запахом, и около 90% видов содержат нектар. Это сладкий сок, ^гатый углеводами, который вырабатывается особыми органами растений (нектарники); в цветах, лишенных нектара (например, мак), насекомые находят в избытке другое ценное питание - цветочную пыльцу, весьма богатую белками и витаминами* Такое взаимное приспособление видов друг к другу в ходе сопряженной эволюции, направленное ко взаимной выгоде, получило название коадаптация. Примеров коадаптации имеется великое множество, особенно во влажнотропических лесах, поэтому приведем несколько наиболее интересных фактов (Гржимек, 1988; Ньюмен, 1989). Цветки некоторых видов орхидей настолько специализированы, что их опыление может быть произведено лишь немногими насекомыми. Эти цветки настолько похожи на осиных самок (мимикрия), что самцы, завидя их, устремляются к ним на крыльях любви, но когда они убеждаются в обмане, то к этому времени успевают густо покрыться пыльцой орхидей; самцы направляются с теми же намерениями к другому цветку и попутно производят опыление. В бразильских лесах на старицах р. Амазонки растет "королевская лилия" - виктория амазонская с гигантскими круглыми листьями (в диаметре до 4 м). У нее имеется свой жук-опылитель (длина тела 2,5 см), с которым растение своеобразно обращается. Так, жук, рассчитывая пола- 94
РАСТЕНИЯ ЭНТОМОФИЛЬНЫЕ комиться тычинками, заползает в цветок и оказывается в заточении: лепестки наглухо за ним захлопываются. Внутри цветка ночью резко повышается температура и возникает шоколадно- пнанасовый аромат.# Через сутки цветок виктории раскрывается и выпускает незольника, тело которого обильно покрыто цыльцой растения. Жук- опылитель отправляется к новому цветку, чтобы заодно его опылить. Эпифитная орхидея (ангрекум) с глубиной венчика 30 см была обнаружена на Мадагаскаре великим Ч.Дарвином. Ученый заключил, что единственно возможным ее опылителем может быть только бабочка с хоботком длиной более 30 см. Но исследователи Англии не поддержали это предположение, и лишь спустя 65 лет на острове поймали длинно- хоботного бражника, опылителя данного вида орхидеи. Любопытна коадаптация между орхидеями (катазетум) и пчелами (семейства эвглоссы). У цветков этих видов орхидей нет нектара и их посещают только самцы пчел. Этих насекомых привлекает только сильный запах, поэтому целью визита и является ароматическое масло, выделяемое цветками. Самцы собирают с цветков это масло передними лапками, снабженными волосяными кисточками, и накапливают в своеобразных "хранилищах", расположенных на задних лапках. Эту "парфюмерию" самцы используют для привлечения самок, и таким путем участвуют в опылении орхидей. Во влажнотропических лесах Индо-Малайской области произрастает уникальный представитель растений-паразитов раффлезия, обладающая крупнейшим в мире цветком (в диаметре до 1 м). Этот цветок своим видом и запахом похож на разлагающуюся тушу животного. Растения издают крайне неприятный запах гниения, что привлекает синих падальных мух, которые и опыляют раффлезию. 95
РЕЛИКТЫ РЕЛИКТЫ (от лат. - остаток) - это виды или сообщества растений и животных, сохранившиеся от исчезнувших, в прошлом широко распространенных флор и фаун. Уникальным примером реликтов является гинкго двулопастное - единственный современный представитель рода, который появился на Земле около 250 млн. лет назад. В настоящее время в диком состоянии произрастает в юго-западных провинциях Китая. В прошлом ма- монтово дерево (секвойя), kov и гинкго, было довольно широко распространено по всему Северному полушарию, а сейчас произрастает только в горах Сьерра-Невада (Калифорния). Весьма древним реликтом из семейства лилейных является знаменитое драконово дерево на Канарских островах. Дерево источает кроваво-красную смолу, называемую "драгоценной кровью", которую местное население использует для бальзамирования. Реликты по возрасту могут быть третичными, ледниковыми и послеледниковыми. Особенно богата третичными реликтами флора Кавказа, это как бы остатки былых позднемеловых полтавских вечнозеленых тропических лесов (самшит вечнозеленый, рододендрон понтийский, падуб остролистный и др.) и тургайских листопадных лесов (пихта Нордмана, лапина, бук восточный, граб и др.). Помимо указанных мезофильных реликтов имеются и ксерофильные средиземноморские реликты (лавр благородный, ладанник, жимолость тосканская, эрика древовидная, земляничник мелкоплодный и др.). Во флоре Крыма также представлены средиземноморские реликты (можжевельник высокий, дикая фисташка, ладанник крымский, иглица и др.)- Ледниковыми реликтами, сохранившимися на севере Евразии до настоящего времени, являются карликовая березка, полярная ива и др. В тундре встречаются послеледниковые' реликты — вечнозеленые растения 9G
СВЕТОВОЙ РЕЖИМ (брусника, дриада, Кассиопея, филлодоце, багульник), связанные с климатическим оптимумом голоцена, когда лесные сообщества значительно продвинулись на север Евразии. СВЕТОВОЙ РЕЖИМ один из ведущих абиотических факторов, определяющих особенности распределения и изменения интенсивности'солнечной радиации, поступающей к природным экосистемам. Световой режим любого местообитания определяется не только годовой суммяпчой солнечной радиацией, но и другими географическими факторами (состояние атмосферы, величина альбедо земной поверхности, характер рельефа и т.п.). Особенно необходим свет для зеленых растений, в частности для образования хлорофилла; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, стимулирует биосинтез белков, определяет сроки цветения и плодоношения растений. В процессе фотосинтеза зеленый лист поглощает в среднем 75% лучистой энергии, падающей на его поверхность, остальная часть либо отражается, либо проходит через него. Из поглощенной энергии при высокой интенсивности освещения на фотосинтез потребляется в среднем 1-2%, при более низкой интенсивности света - до 10%. Листья растений-мезофитов обладают меньшей отражательной способностью, чем ксерофиты, причем у последних наличие волосков увеличивает отражение в 2-3 раза. Толстые листья растений практически светонепроницаемы, в то время как тонкие мезофитные листья пропускают через себя 20-40% видимых солнечных лучей (Мичурин, 1991). По требованию к условиям светового режима растения подразделяются на следующие экологические группы: 1. Светолюбивые (гелиофиты) растения открытых, постоянно и хорошо освещаемых местоо- 4. Прокладная экология 97
СВЕТОВОЙ РЕЖИМ битаний; в основном растения аридных областей (из семейств маревых, гвоздичных, амарантовых, молочайных, мятликовых и др.)» 2. Тенелюбивые (сциофиты) растения нижних ярусов тенистых лесов и пр., они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами. Так, в северных хвойных и смешанных лесах в нижних ярусах доминируют сциофиты (зеленые мхи, плауны, кислица обыкновенная, майник двулистный г* др.) Из деревьев можно упомянуть: самшит, тис, пихта, ель, бук. 3. Теневыносливые (факультативные гелиофиты) - могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету, причем по сравнению с другими растениями они легче перестраиваются под влиянием изменения светового режима. Растения каждой из названных экологических групп характеризуются определенными особенностями. Так, гелиофиты имеют листья обычно мелкие, побеги сильно ветвящиеся, нередко листья имеют восковой налет, в листьях в значительных количествах содержатся пигменты и др. В отличие от гелиофитов для сциофитов характерны темно- зеленые, более крупные и значительно тонкие листья, располагающиеся горизонтально, с меньшим количеством устьиц и др. Световой режим как экологический фактор приводит к возникновению многоярусности растительного покрова, что помогает лучше использовать всю поступающую солнечную радиацию. Для характеристики условий освещения в местообитании растений принято понятие относительного светового довольствия, т.е. освещенности в данном месте, выраженной в процентах от общего количества света, поступающего извне. Среднее световое довольствие на границе обли- ствения во внутренней части крон (минимальное световое довольствие) позволяет судить о потреб- 98
СИМБИОЗ ности растения в свете для фотосинтеза и обмена веществ. Поэтому различают кроны светолюбивых растений (сосна, лиственница, береза) с минимальным световым довольствием 10-20% и тенелюбивых (ель, пихта, бук) - 1-3% (Лархер, 1978). Для животных световой режим не является таким необходимым экологическим фактором, как для зеленых растений, но он необходим для зрительной ориентации в пространстве. Поэтому различные животные имеют отличительные конструкции глаза, так, у многих беспозвоночных они самые примитивные, а у членистоногих сложные или фасеточные. У постоянных обитателей пещер глаза могут быть полностью или частично редуцированы (амфибии, слепые жуки). Гремучие змеи видят инфракрасную часть спектра, поэтому ловят добычу ночью, ориентируясь при помощи органов зрения. СИМБИОЗ - тесное сожительство двух или более организмов разных видов, при котором организмы (симбионты) приносят друг другу пользу. По степени партнерства и пищевой зависимости друг от друга различают несколько типов симбиоза: комменсализм, мутуализм и др. Так, комменсализм (от лат. "сотрапезник") это форма взаимоотношений двух видов, когда один питается за счет другого, не нанося ему никакого вреда. Раки- отшельники живут с актиниями; последние прикрепляются к раковине моллюска, в которой обитает рак-отшельник, защищая его от врагов и питаясь остатками его добычи. Комменсализм особенно широко распространен среди морских обитателей, ведущих сидячий образ жизни. Мутуализм (от лат. взаимный) - это форма симбиоза, при которой каждый из сожителей получает относительно равную пользу, при этом они не могут существовать друг без друга. Такая форма совместного существования благоприятна для 4* 99
СИМБИОЗ их роста и выживания. Классическим примером служат лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли. Гриб защищает водоросль, а последняя его кормит. Простейшие, обитающие в кишечном тракте термитов, которые не имеет собственных ферментов, помогают переваривать целлюлозу, т.е. термиты без симбионтов погибли бы от голода. Кишечные симбионты, участвующие в переработке грубых растительных кормов, обнаружены у многих животных (жвачных, грызунов, жуков и др.) Многие виды бобовых растений на своих корнях образуют особые вздутия - клубеньки, в которых поселяются бактерии фиксаторы азота. Бактерии снабжают растения нитратами, вырабатываемыми из атмосферного азота, взамен они получают из растений углеводы. Мутуалистические отношения с муравьями складываются у многих растений: известно около 3000 видов, обладающих приспособлениями для привлечения муравьев. В симбиозе с муравьями помимо растений участвуют и растительноядные насекомые (тли, цикады, бабочки). Муравьи вступают в симбиоз в основном с бабочками двух семейств (голубянки, эрициниды), живущими почти исключительно в тропической Америке. Во всех этих случаях главным механизмом поддержания связи с муравьями служит снабжение их пищей в виде вкусных выделений. У растений они секре- тируются внецветковыми нектарниками на листьях. Муравьи защищают растения от фитофагов. На рис. 22 показаны взаимоотношения муравьев с растениями, гусеницами и равнокрылыми (тлями). Секрет "поющих гусениц", которые своим пением и химическими приманками привлекают муравьев, превращая их в своих телохранителей, удалось раскрыть американскому ученому Ф.Д.Врису (1992) с помощью сканирующего мик- 100
СИМБИОЗ роскопа. Ему удалось рассмотреть вибраторные сосочки гусениц, которые касаются головы ("принцип гитары") и действуют как звуковоспроизводящий орган. Гусеница привлекает и управляет муравьями следующими способами: 1. Вибраторные сосочки производят акустические сигналы, привлекающие муравьев; 2. Щупальцевидные органы (вне головы) выделяют феромон тревоги, что побуждает муравьев принимать оборонительную позу; > гусеницы едят листья пьют нектар О гусеницы получают защиту гтли^ едят листья\ растения получают защиту ли/ тл* получают защиту Рис. 22. Симбиоз муравьев с другими насекомыми (тли) и растениями (по Дж.Врису, 1992) 3. Нектарные органы (на задней части тела) выделяют питательную жидкость (с обилием ами- 101
нокислот), которая поедается муравьями. Таким образом, муравьи, живущие в симбиозе с гусеницами, равнокрылыми и растениями, получают от них питание и, в свою очередь, защищают растения от фитофагов, гусениц от хищников (осы). В любом местообитании (дождевой лес Эквадора, саванна Серенгети) гусеницы, равнокрылые и растения могут вступать в симбиоз с одними и теми же видами муравьев. СТРЕСС (от ~"глийского - напряжение) неспецифическая реакция (синдром) живого организма на любое сильное воздействие. Термин ввел Г.Селье (1936) Это всегда необычная нагрузка, которая не обязательно должна быть опасной для жизни, но которая непременно вызывает в живом организме "реакцию тревоги". Стрессоры - факторы, вызывающие ответную реакцию со стороны организма и приводящие его в состояние стресса, могут быть различные (резкое изменение температуры, радиоактивное излучение, шумовое загрязнение, токсины, голодание и др.)- При любом воздействии стрессоров в организме возникают однотипные биохимические изменения, направленные ца преодоление действия этих факторов путем адаптации. Это позволяет живым организмам, в частности растениям, преодолеть как высоко-, так и низкотемпературный стресс. Высокотемпературный стресс. Засухоустойчивые растения способны переносить длительное обезвоживание и перегрев, причем основным аппаратом охлаждения у растений остается транспира ция. Многие суккуленты обладают способностью накапливать ночью органические кислоты (в основном яблочную), а днем с целью уменьшения испарения устьица закрываются, и эта кислота становится главным источником углерода, из которого синтезируются сахара (Жунгиету и др., 1991). Низкотемпературный стресс - при отрицатель- 102
СУКЦЕССИЯ ных температурах образование льда в тканях растений ведет к их гибели, причем наиболее устойчивы к морозу менее обводненные организмы. Установлено, что в клеточном соке холодостойких растений северных районов содержатся растворимые сахара (глюкоза, сахароза, фруктоза), которые увеличивает концентрацию клеточного сока и уменьшают образование внутриклеточного льда. Так, количество сахара у сортов яблони в Карелии составляет 13-15%, малины 6,5-8% (против 5% в средней полосе), в черной смородине - до 11% и т.д. Значит, эти соединения помогают растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям Севера, т.е. пережить стрессовые ситуации. СУКЦЕССИЯ (от лат.'- наследование) - последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных или антропогенных факторов. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном пространстве, называется стадиями развития. Различают сукцессии: первичные — начинающиеся на субстратах, не затронутых процессами почвообразования (скальные породы, песчаные дюны, вулканическая лава); вторичные - происходящие на месте сформировавшихся биоценозов после их на- рушения (лесные пожары, вырубка леса, засуха, эрозии и др.). Различают множество форм сукцессии (фитогенная, зоогенная, ландшафтная, антропогенная). Р.Риклефс (1979) дает следующую последовательность смены видов растений, заселяющих местообитания, обнажившиеся после отступания ледника на юге Аляски (пример первичной сукцессии): вначале поселяются мхи, которые затем сменяются осоками, стелющимися и кустарниковыми ивами, на смену им приходят заросли ольхи и ситхинской ели, и в конце этого ряда по- 103
СУКЦЕССИЯ являются лесные формации (из ели и тсуги). Данная сукцессия происходит относительно быстро: стадия зарослей ольхи достигается в течение 10-20 лет, а через 100 лет местообитание уже покрыто высоким еловым лесом. та соошстм гош пои МРДОЧ КУСТАРНИКИ СОСНА ПЯДЛИОК N3 11СШННЫ1 ШМД ГОД О ГОД» ЮД2 МДЗ МУЛЛ ДГСМСТМ Рис. 23. Вторичная сукцессия в районе Пидмонта (юго-восток США) (по Ю.Одуму, 1975). А - главные доминирующие растения сукцессии, развившейся на заброшенных, полях; Б - относительные размеры трех первых поселенцев (высота столбиков соответствует высоте растений, а ширина - диаметру его стеб- леи ), В - постепенный переход от доминирования сосны к господству лиственных пород (плотность измеряется числом деревьев на 100 м2) На рис 23. приводится пример вторичной сукцессии в районе Пидмонта (юго-восток США). На месте заброшенных сельскохозяйственных угодий (кукуруза, хлопчатник) вторичная С. слагается из ряда последовательных стадий: первыми поселенцами являются сорняки (мелколепестник, астра, бородач), которые затем сменяются злаками, затем поселяются сосны с примесью нескольких видов быстро растущих лиственных пород (амброво, тюльпанное дерево). Поскольку эти виды живут подолгу, то стадия сосны существует длительное 104
ТЕМПЕРАТУРА время (до 100 лет), но в нижнем ярусе постепенно развиваются теневыносливые дубы и гикори. Молодые сосны не могут развиваться в тени взрослых деревьев, поэтому по мере того, как старые сосны погибают от болезней, старости, ураганов, в пологе начинают доминировать дубы и гикори, т.е. через 150-200 лет ,здесь формируется кли- максный лес (Одум, 1986). Знание специфики сукцессионных стадий позволяет вести разумную хозяйственную деятельность и более рационально использовать ресурсы природных экосистем. ТЕМПЕРАТУРА - один из важнейших абиотических факторов внешней среды, прямо или косвенно влияющий на живые организмы. Температурные условия среды непосредственно влияют на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных ситуациях. Особенно заметное влияние оказывает температура на* фотосинтез, обмен веществ, потребление пищи, двигательную активность и размножение. Так, картофель проявляет наивысшую продуктивность фотосинтеза при температуре воздуха +20°С, а при температуре свыше +48°С фотосинтез полностью прекращается (Троян, 1988). В зависимости от характера теплообмена с внешней средой организмы делятся на: пойкилотермные - это организмы, температура тела которых меняется в зависимости от температуры окружающей среды; в них отсутствуют эффективные механизмы терморегуляции. К ним относятся все растения и большая часть животных (беспозвоночные, рыбы, рептилии и др.). У растений большую роль в регулировании температуры тела играет транспирация, так как испарение воды связано со значительными затратами тепла. Так, в условиях пустыни транспирация при достаточном снабжении растений влагой может привести к понижению температуры листьев на 15°С* 105
ТОЛЕРАНТНОСТЬ гомойотермные это организмы, способные поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры окружающей среды. У этих теплокровных организмов (млекопитающие и птицы) постоянство температуры связано с более высоким по сравнению с пой- килотермным уровнем обмена веществ. Кроме того, у них всегда существует термоизоляционный слой (оперение, мех, жир). Температура их относительно высока: у млекопитающих она составляет 36- 37°С, а у птиц - до 40°С. Особую группу составляют гетеротермные животные (суслики, сурки, ежи, барсуки, медведи, летучие мыши и др.)» которые в период активности обладают постоянной температурой, а в период отдыха, особенно зимней спячки, температура их тела значительно понижается. Гетеротермия представляет собой специальную форму физиолого- экологической адаптации организмов, обеспечивающей высокий уровень обмена веществ в период активности животных и низкие потери энергии в период зимней спячки. Также выделяют эвритермные виды организмов, которые способны переносить колебания температуры в широких пределах (лишайники, бактерии, многие виды млекопитающих и птиц высоких широт и др.) Наоборот, стенотермные организмы не могут существовать при определенных ограниченных колебаниях температуры (глубоководные организмы, растения и животные высокогорий и др.). Так, стенотермными являются некоторые криофильные зеленые и диатомовые водоросли в полярных льдах и на снежных полях высокогорий, которые живут только при температуре около 0°С (Чернова, Былова, 1988). ТОЛЕРАНТНОСТЬ - означает выносливость вида по отношению к колебаниям какого-либо экологиче- 10G
ТРАНСПИРАЦИЯ ского фактора, причем диапазон между экологическим минимумом и максимумом фактора составляет предел толерантности (от лат. "терпение"). Термин "толерантные виды" означает: устойчивые к неблагоприятным изменениям среды. Закон толерантности был предложен американским зоологом В.Шелфордом в 1Я13 г., но впоследствии он был дополнен Ю.Одумом (1975) следующими положениями: 1) организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного, .-экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого; 2) организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены: 3) если условия по одному экологическому фактору не оптимальны 'для вида, то диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов и т.д. Кроме того, многие факторы становятся лимитирующими в критические периоды жизни организмов, особенно в период размножения. Так, взрослые голубые крабы и многие другие морские животные могут переносить солоноватую и пресную воду, поэтому часто они заходят в реки вверх по течению. Но их личинки не могут жить в пресных речных водах и поэтому предпочитают морскую среду. ТРАНСПИРАЦИЯ испарение воды зелеными частями растений, причем она испаряется со всей наружной и всех внутренних поверхностей растений, соприкасающихся с воздухом. Т. бывает следующих типов: устьичная (идет через устричные щели), кутикулярная (через кутинизированные слои наружных стенок эпидермиса и кутикулу) и пери- дермальная (через опробковевшие стебли). Последние два типа в количественном отношении от общей величины транспирации незначительны, в частности кутикулярная даже у растений затененных и влажных местообитаний составляет всего 107
|ТРАНСПИРАЦИЯ 10% от общей величины. Перидермальная - зависит от структуры и наличия трещин в коре деревьев. По данным В.Лархера (1978), общая транспи- рация (устьичная и кутикулярная) зависит от многих экологических факторов (освещенность, сухость воздуха, ветер, рельеф и др.). Как видно из табл.11, наибольшей величиной транспирации характеризуются болотные и плавающие растения (рогоз, частуха, рдест); из наземных растений сильнее всего транспирируют травянистые растения солнечных местообитаний, а теневыносливые травы при одинаковых условиях теряют воды уже вдвое меньше. У вечнозеленых хвойных пород игольчатая хвоя в передней части устьичного аппарата имеет высокую пробку, которая служит дополнительным препятствием для транспирации. У пустынных растений транспирадия служит единственным способом защиты организма от летальных последствий воздействия высоких температур воздуха. Огромную роль транспирадия играет в круговоротах воды и биологическом; здесь приобретает важное значение понятие эвапотранспирация. Это количество влаги, переходящее в атмосферу в результате транспирации зеленых растений и испарения с поверхности почвы, т.е. суммарное испарение (выражается в мм водного столба). На рис. 24 показана количественная оценка роли эвапотранспираЦии в круговороте воды (до наблюдениям в ФРГ). При средней годовой норме осадков (771 мм), в море с подземным и поверхностным стоком поступает менее половины их (367 мм). Большая часть (404 мм) возвращается в атмосферу путем эвапотранспирации, причем растения поглощают и транспирируют около 38% общего количества^выпадающих осадков. 108
ТРАНСПИРАЦИЯ 11. Общая транспирация листьев растений различных местообитаний в естественных условиях (при открытых устьицах) (по В.Лархеру, 1978) Растения 1 различных местообитаний Болотные и плавающие растения | 1 Травянистые двудольные расте- | ния: | солнечных местообитаний | затененных местообитаний | горных местообитаний Кустарники: | в тундре И в горах | Вечнозеленые склерофилы Вечнозеленые хвойные породы Летнезеленые лесные деревья: светолюбивые породы теневыносливые породы | Тропические лесные деревья: дождевого леса | леса в области туманов || засушливых местообитаний Величина транса и рации в U мг воды на 1 дм* поверх- I ности листа (обеих его 1 сторон) за 1 час, 1 мг/дм2 -час 1 1800-4000 I 1700-2500 I 600-1000 | 500-1200 | 50-150 | 600-700 I 500-1100 I 400-550 | ! 800-1200 400-700 до 600 | До 120 [ 500-1400 | Подсчитано, что в Швеции 1 га елового леса на сухой почве транспирирует за 1 год 2100 м3 воды (что эквивалентно 221 мм осадков), а на влажной - около 4000 м3 воды (что равно примерно 378 мм осадков). (Дювиньо, Танг, 1973). Величина эвапо- транспирации для растительных формаций Средней Европы составляет примерно 3000-7000 тонн на 1 га в год. Отдельные виды древесных пород (эвкалипты, акации) транспирируют огромные количества воды, поэтому их используют в некоторых регионах для осушения болот. Так, в 30-х го- 109
ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ дах нынешнего столетия посадки австралийских эвкалиптов в Грузии с целью уничтожения Колхидских болот полностью преобразили данную местность, сделав ее пригодной для выращивания чая, цитрусовых и других ценных пород, а также для использования как курортного района. Рис. 24. Роль эвапотрапспирации в круговороте воды (па примере ФРГ) (по ПДювипъо, 1973) ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Взаимоотношения между организмами при переносе энергии и пищи от ее источника - зелень!х растений -'через ряд организ- 110
ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ мов из более высоких трофических уровней, т^е. путем поедания одних организмов другими. На каждом Т.у. потребленная пища ассимилируется не полностью, так как значительная ее часть теряется, тратится на обмен веществ, поэтому продукция организмов каждого уровня всегда меньше, чем последующего. На рис. 25 показаны основные Т.у. в наземных и морских экосистемах, причем в последних пищевые цепи всегда длин- *тэе. Видно, что выделяются следующие трг^?1ческие уровни: I - это-всегда продуценты (зеленые растения); II - консументы первого порядка, питающиеся растениями (растительноядные); III - консументы второго порядка, питающиеся растительноядными организмами (плотоядные, первичные хищники); IV - консументы третьего порядка, Читающиеся в свою очередь более слабыми хищниками и т.д. Замыкают этот биологический круговорот, как правило, редуценты или деструкторы (микроорганизмы, бактерии), разлагающие органические остатки. Консументы - это не просто пассивные "едоки", входящие в пищевую цепь. Они, удовлетворяя свои потребности в энергии, часто через систему положительной обратной связи действуют на находящиеся выше трофические уровни. Например, выедание растительности саванн в Африке огромными стадами антилоп наряду с пожарами во время засушливого сезона увеличивает скорость возврата элементов питания в почву. В последующий дождливый сезон усиливается восстановление травы и увеличивается ее продукция. Ю.Одум (1986) приводит интересный пример воздействия консументов на продуценты для морской экосистемы. Манящие крабы, питающиеся на морских маршах водорослями и детритом, несколькими способами "ухаживают** за своими кормовыми травами. Роя грунт, крабы усиливают циркуляцию воды вокруг 111
ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ корней травы и вносят глубоко в анаэробную зону побережий кислород и питательные вещества. Постоянно перерабатывая богатые органикой донные илы, на которых они питаются, крабы улучшают условия для роста и развития бентосных водорослей. Рис. 25. Структура пищевой цепи в наземной и морской экосистемах (по ФЯамаду, 19S1). Тропические уровни: I - продуценты; II - консументы первого порядка (растительноядные); III, IV, V - консументы второго, третьего и других порядков (плотоядные, хищники); 0 -редуценты (микроорганизмы и бактерии) 112
УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - способность эко- системы и ее отдельных частей противостоять колебаниям внешних факторов и сохранять свою структуру и функциональные особенности. Напротив, степень неспособности экосистемы противостоять вредным внешним воздействиям означает ее уязвимость. Например, в данной 'экосистеме количество осадков понижается на 50% по сравнению со среднегодовыми значениями, но продукция растений уменьшается при этом только на 25%, а численность популяции растительноядных организмов - всего лишь на 10%. Относительное затухание колебаний в среде по мере их прохождения по пищевым цепям служит мерой внутренней устойчивости экосистемы - ее способности противостоять изменениям (Риклефс, 1979). При этом У.э. может быть обусловлена наличием запасов влаги в почве, а в случае достаточно длительной засухи - частичным замещением чувствительных к засухе травянистых растений засухоустойчивыми видами. Эта способность экосистем важна при изучении последствий воздействия на них антропогенных факторов, в частности наиболее уязвимыми являются экосистемы, где доминируют мхи и лишайники, наиболее чувствительные к загрязнениям атмосферного воздуха. Поскольку глобальной экосистемой Земли является биосфера, которая подвержена огромным антропогенным воздействиям, необходимо подробнее остановиться на пределах ее устойчивости. Как отмечает К.Я.Кондратьев (1992), в биосфере при отсутствии антропогенных возмущений потоки вещества за счет синтеза и разложения органических веществ естественной биотой почти совпадают, что делает окружающую среду устойчивой в геологических масштабах времени. Из этого следует, что биосфера должна подчиняться принципу Ле Шателье: при возникновении внешних возму- 113
ФАУНА щений, нарушающих состояние окружающей среды, в биоте должны возникать процессы, компенсирующие это возмущение. Компенсация возмущений средой происходит за счет направленного соотношения между синтезом и разложением органических веществ. Однако воздействие человека на природные экосистемы привело к тому, что они начали терять способность к компенсации этих возмущений. Подсчитано, что биосфера может компенсировать любые возмущения, производимые человечеством, доля потребления которого не превышает 1% продукции биосферы. Результаты новейших исследований прказали, что. действие принципа Ле Шателье в биоте континентов оказалось нарушенным, как только доля потребления человеком продукции биоты превысила порог допустимого воздействия (около 10%). Видно, что социально-экономическое развитие общества пришло в явное противоречие с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Происходит истощение естественных ресурсов суши и океана, безвозвратная потеря различных видов растений и животных, загрязнение окружающей среды, упрощение и деградация экосистем. Поэтому возникла необходимость в создании и осуществлении глобального экологического мониторинга с использованием обычных и опутниковых средств наблюдений с целью предотвращения дальнейшего разрушения биосферы и контроля за: эффективностью мер, обеспечивающих устойчивость окружающей среды при любых возникающих антропогенных возмущениях. ФАУНА (от лат. - богиня лесов и полей,» покровительница животных в римской мифологии) - исторически сложившаяся совокупность всех видов животных, обитающих на определенной территории или акватории. Данный термин применяется 114
ФАУНА и к совокупности животных каких-либо систематических категорий, поэтому различают: фауну животных (териофауна), птиц (орнитофауна), рыб (ихтиофауна), насекомых (энтомофауна) и т.п. При фаунистических исследованиях также отмечают, кроме численности таксонов, и долю эндемизма в фауне; в частности в Австралии встречается около 235 видов млекопитающих и 720 видов птиц, причем более 90% их являются эндемиками. Особенно высоким эндемизмом характеризуется уникальная фауна о. Мадагаскар: около 300 видов наземных моллюсков (100% эндемиков), жуки 600 видов (100% эндемиков), пресмыкающиеся 260 видов (95-99% эндемиков), лемуры - 42 разновидности из трех эндемичных семейств и т.дт В.И.Данилов-Данильян и др. (1994) приводит сравнение разнообразия диких животных в мире и в России: в мире численность птиц составляет 9000 видов (в России - 720 видов), пресмыкающихся и земноводных около 9000 видов (92 вида), рыб - 19000 (2800 видов), млекопитающих в мире - более 4000» а в России - 328 видов. Особенно разнообразна и богата фауна Африки, подробное описание которой дает Йозеф Вагнер в своей книге "Африка: рай и ад для животных" (М., Мысль, 1987) Приведем наиболее любопытные факты о животных-рекордсменах саванн и других местообитаний Африки. 1. Самое крупное сухопутное млекопитающее - африканский слон: средний рост достигает в холке 3,2 м, вес - 5,7 т. 2. Самое высокое млекопитающее жираф, наиболее крупный экземпляр был убит в Кении в 1930 г., его рост составлял 5,86 м. 3. Самое быстрое сухопутное животное в беге на короткие дистанции (до 500 м) - гепард, который развивает скорость до 90 км/час. 115
ФАУНИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ 4. Самый тяжелый лев был убит в 1936 г. в Трансваале; весил 313 кг (средний вес взрослого льва - 181-185 кг). 5. Самая крупная антилопа-канна; живет в Западной и Центральной Африке; ее масса 1000 кг, высота в холке - 178 см. 6. Самая маленькая антилопа - карликовая - обитает в саваннах западной Африки; высота взрослых животных в холке - всего 25-31 см, а масса 3-3,6 кг. 7. Самый длинный рог у носорога 158 см, принадлежал самке белого носорога, убитой в Южной Африке в 1848 г. длина второго внутреннего рога составляла 57 см. 8. Самые длинные бивни слона найдены в Заире. Они хранятся в Зоологическом обществе Нью- Йорка: правый бивень - 3,49 м, левый - 3, 55 м. 9. Самый большой примат - горная горилла живет в горах Восточного Заира и Уганды. Средний рост взрослого самца - 1,72 м, вес - 168-190 кг. Самый крупный самец был убит в 1921 г. в Восточном Заире, его рост достигал 1,88 м. 10. Самый маленький примат в мире - карликовый лемур - рост взрослых особей - 28 см (из них на хвост приходится 15 см), вес - около 48-85 г. 11. Самая большая птица - страус, который встречается в Африке от горных районов Сенегала до Центральной Эфиопии; рост самцов 2,74 м, вес - 156,5 кг; длина их яиц - 15-20 см, а вес - 1,6-1,7 кг. 12. Самая быстрая сухопутная змея - черная мамба; на равнинах Серенгети проводилось определение скорости ее движения, которая достигала 11 км/час. ФАУНИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ (зоогеографическое) деление суши на регионы различного ранга по составу фауны или характеру населения. Высшая единица районирования фаунистическое'царство, подразделяемое на более 11G
ФДУНИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУЩИ мелкие соподчиненные регионы - области, подобласти, провинции и т.п. Как видно из табл. 12, на земном шаре выделено 4 царства» которые подразделяются на 7 областей и 22 подобласти, причем при выделении . подобластей учитывался не только состав, но и генетический возраст; фауны. Арктогея представлена 'одной Голарктической областью (иногда ее делят на Палеоарктическую и Неоарктическую), которая включает Северную Америку, Европу, Среднюю и Северную Азию, северную часть Африки. В целом для этой области из млекопитающих характерны бобры, кроты, тушканчики, из птиц - эндемичные тетеревиные, гагары - чистиковые и др., из рыб - осетровые, щуковые, лососевые, колюшковые и др. Для каждой подобласти характерны свои виды животных: в частности, для Евросибирской типичны из млекопитающих: бобр, бурундук, лемминг, лось, белка-летяга, зубр, бурый медведь, росомаха, горностай, ласка; для Канадской - благородный олень вапити, бурый медведь (гризли), пума, древесный дикобраз, енот, барсук и многие виды из указанных для Евросибирской подобласти. В Манчжуро- Коренской области характерными эндемиками являются: уссурийский тигр, красный волк, енотовидная собака, панда и др. Палеогея. Это царство включает две области: Эфиопскую (Африка и о. Мадагаскар) и Индо- Малайскую (Малайзия, Индокитай). Для него типичны человекообразные обезьяны, жирафы, носороги, гиппопотамы, антилопы, буйволы и др. Для Индо-Малайской области характерны: эндемичные тропические белки, орангутанг, макаки, тапир, райская птица, сорные куры, павлины, индийский буйвол и др. Характеристика животных Эфиопской области (Африка) приведена выше (см. Фауна). 117
ФАУНИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ 12. Фаунистическое районирование суши (по О.Е.Агаханянцу, 1992) Царства I. Арктогея II. Палеогея |Ш. Неогея IV. Нотогея Области 1. Голарктическая 2. Эфиопская 3. Индо-Малайская (или Восточная) 4. Неотропическая 5. Австралийская '6. Новозеландская 7. Полинезийская Подобласти а) Арктическая б) Канадская в) Евросибирская г) Сонорская д) Средиземноморская е) Центральноазиатская II ж) Манчжуро-Китайская II а) Восточноафриканская б) Западноафриканская в) Южноафриканская г) Мадагаскарская а) Индийская б) Малайская а) Центральноамериканская j6) Антильская в) Гвиано-Бразильская I г) Чилийско-Патагонская 1 |а) Новоголландская | 6) Папуасская 1 а) Новозеландская а) Полинезийская | |б) Гавайская | Неогея. В составе царства выделена единственная фаунистическая область Неотропическая, включающая Южную и Центральную Америку, Карибские острова. Здесь эндемичны и типичны сумчатые крысы (опоссум), муравьеды, броненосцы, ленивцы, летучие мыши-вампиры, шиншиллы и др. Из кошачьих ягуар, американский лев (пума). Типичны для фауны гривистый волк, очковый медведь, енот, попугаи, колибри (их до 500 видов), кондор. Много рептилий: удавы, анаконда, 118
ФЛОРА игуаны, гремучие змеи, из крокодилов - аллигаторы и эндемичные кайманы. Из рыб можно отметить электрического угря, который способен вырабатывать ток напряжением 600 В, и пиранью. Здесь выделены четыре подобласти, которые отличаются по составу фауны, в частности в Антильской отсутствуют копытные, обезьяйы, сумчатые и хищники, но обычны золотые зайцы, летучие мыши, удавы, галапагосские черепахи и др. Нотогея. В это царство входят три области Австралийская, Новозеландская и Полинезийская. Для Австралийской области наиболее характерна эндемичная rpynfria яйцекладущих млекопитающих (ехидна, утконос), разнообразные виды кенгуру, крот, волк, коала, сумчатый дьявол, собака динго. Из птиц - попугаи, эму, райские птицы, дикие куры. Для Новозеландской области, отличающейся своеобразной островной фауной, характерно практическое отсутствие млекопитающих (кроме маорийской крысы и двух видов летучих мышей), поэтому здесь много нелетающих птиц, киви (помещена даже на гербе Новой Зеландии), совиный попугай, а на юге пингвины (Агаханянц, 1992). Совсем нет змей, крокодилов, сухопутных черепах, зато обитают хвостатая лягушка и эндемичная гаттерия. В Полинезийской области (острова Тихого океана) фауна представляет собой обедненный вариант индомалайской и австралийской. Для области характерны крысы, мыши, дикие свиньи, огромное количество птиц (до 100 родов), игуаны, мелкие удавы. ФЛОРА (от лат. - богиня цветов и весны в римской мифологии) - исторически сложившаяся совокупность всех видов растений на данной территории (акватории). Каждому континенту или региону cBoftcteeHHa своя флора, т.е.- совокупность семейств, родов и видов растений. Они сочетаются в фитоценозы естественные сообщества. Совокуп- 119
ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ ность фотосинтезов на определенной территории составляет ее растительность (растительный покров). На земном шаре имеется около 500 тыс. видов растений, в том числе более 250 тыс. покрытосеменных (цветковых) и более 600 видов голосеменных и т.п. К последним (у них семяпочки расположены открыто - голо) относятся саговники (сохранилось около 100 видов их до настоящего времени), гинкговые (сохранился лишь один вид), ^^йные - наиболее обширная группа современной флоры голосеменных (500 видов) и др. Хвойные (сосна, ель, пихта, кедр, лиственница, кипарис, туя, тис, можжевельник) значительно преобладают в северном полушарии, а в южном - представлены небольшим количеством видов (подокарпус, араукария, агатис и пр.). Наибольшее число видов сосны (около 50) обитает в Мексике. Покрытосеменные обладают рядом преимуществ перед другими группами растений - в их морфологическом и анатомическом строении, способе размножения, что и обеспечило им широкое распространение на Земле. Наибольшее количество цветковых растений (преимущественно древесные формы) сосредоточено в тропических районах (около 120 тыс. видов). Различные регионы земного шара характеризуются довольно разнообразным флористическим составом флоры. Например, количество высших растений во флоре Амазонской низменности .составляет более 50 тыс. видов, Северной Америки 17 тыс., Европы 12 тыс:, бывшего СССР - более 21 тыс., России - более 10 тыс., о. Новая Гвинея - около 20 тыс. видов и т.д. ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ разделение суши, основанное на особенностях флоры различных Территорий. Основная единица районирования - царство, которое характеризуется определенным набором эндемичных семейств. Царства по стейени снижения ранга эндемиков в 120
ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ свою очередь подразделяются на подцарства, области и провинции. В современной схеме флористического районирования суши А.Л.Тахтаджяна (1978) выделено 6 царств, 5 подцарств, 34 области и 147 провинций. Eojiee подробная характеристика этих таксонов производится в учебном пособии О.Е.Агаханянца "Биогеография" (1992). Здесь лишь приведем краткую характеристику флористических царств (табл. 13). Го-ттяпктическое царство - самое крупное и* флористических царств и занимает более половины всей суши, охватывая всю внетропическую часть северного полушария. В составе флоры более 30 эндемичных семейств (гинкговые, платановые, эвптелейные, тетрамерантовые, глауцидиевые, ро- иптелейные, бретшнейдеровые и др.). Однако подавляющее большинство семейств состоит лишь из одного рода и вида. Например, семейство бретшнейдеровые представлено одним родом с единственным видом бретшнейдерой китайской, встречающейся в горных лесах южного Китая. Этот вид в 1901 г. назван в честь петербургского ботаника и географа Э.В.Бретшнейдера, долгие годы работавшего врачом в русских посольствах Тегерана и Пекина. Однако в этом царстве широко распространены типичные семейства: ивовые, березовые, ореховые, буковые, лавровые, сосновые, магнолиевые, лютиковые и др. Палеотропическое царство - охватывает тропики Старого Света, за исключением Австралии. Богатейшая флора царства содержит 40 эндемичных семейств, из которых наиболее известны: банановые, панданусовые, непентесовые, флагелларие- вые, диптерокарповые и др. Число родов и особенно видов огромно, наиболее богата флора Малайзии (до 40 тыс. видов), Индии и Индокитая (не менее 25 тыс. видов), тропической Африки (более 13 тыс. видов) и т.д. Флора характеризуется высоким эндемизмом видов - до 300 видов пальм, 121
ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ мускатный орех, гвоздичное дерево, смоковница (инжир) и многие др. 13. Схема флористического районирования Земли (по А.Л.Тахтаджяну, 1978) Царства 1 11. Голаркти- 1 1 ческое (3 под- | царства, 9 об- I ластей, 63 J провинции) 1II. Палеотро- , В пическое (5 у подцарств, 12 Ц областей, 48 1 провинций) U н МIII. Неотропи- | ческое (5 об- | ластей, 13 провинций) 1 Подцарства » 1. Бореальное 2. Древнесре- днземномор- ское 3. Мадреан- ское 1. Африканское 2. Мадагаскар- ское 3. Индо-Ма- лайзийское 4. Полинезийское 5. Новокале- |донское Области 1. Циркумбореальная 2. Восточноазиатская 3. Атлантическо-Северо- американская 4. Скалистых гор || 5. Макронезийская 6. Средиземноморская П 7. Сахаро-Аравийская П 8. Ирано-Туранская 11 9. Сонорская 10. Гвинео-Конголезская | 11. Судано-Замбезийская | 12. Карру-Намиба | 13. Св. Елены и Вознесе- [ ння | 14. Мадагаскарская 15. Индш1ская 11 16. Индокитайская 17. Малезийскал 18. Фиджийская 19. Полинезийская 20. Гавайская || 21. Новокалендонская 22. Карибская 1 23. Гвианского нагорья 24. Амазонская 25. Бразильская ! J 26. Андийская { 122
ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУШИ Царства IV. Капское (1 область, 1 провинция) | V. Австралийское (3 области, 6 провинций) | VI. Голантарктическое (4 области, 16 провинций) г 1 ' —— Подцарства *• г ',!■ ■ а= Области 27. Капская Н к 28. Северо-Восточно-Авст- Ц ралийская у 29. Юго-Западно-Австралийская | 30. Центрально-Австралийская В 31. Хуан-Фернандес 32. Чилийско-Патагонская 33. Субантарктических | островов | [ 34. Новозеландская [ Неотропическое царство - оно включает Центральную и тропическую часть Южной Америки. Здесь 25 эндемичных семейств (бромелиевые, кокаиновые, маркгравиевые и др.), типичны кактусы (огромное количество форм), пальмы, хинное дерево, агавы, бальза и др. Только в Амазонской области имеется не менее 500 эндемичных родов и более 3000 эндемичных видов (здесь культивируются - каучуконосное дерево - гевея, шоколадное дерево). Из распространенных в тропиках родов 47% встречается в палеотропическом царстве, 40% в неотропическом, и только 13% составляют роды, общие для обеих царств (Вальтер, 1982). Капское царство - самое маленькое среди флористических царств Земли, расположено на юге Африки. Здесь обитает более 7000 видов растений (эндемичны 7 семейств и 210 родов). Наиболее типичны - серебряное, носороговое, железное и желтое деревья; протейные (130 видов), дикая смоковница, дерево "слоновая нога" и многие другие. Австралийское царство - характеризуется высоким процентом (86%) эндемизма. Эндемичны семейства (брунониевые, давидсониевые и др.) и 123
ФОТОСИНТЕЗ ш 570 родов, последние представлены большим числом видов: акации (837 видов), эвкалипты (более 450), банксия (50 видов) и т.п. Также типичны: ксанторрея (из лилейных) - травяное дерево, шерстяное дерево с веретенообразным стволом и др. Голантарктическое царство относительно бедное в видовом отношении; в него входят слишком удаленные регионы (Патагония, Огненная Земля, Новая Зеландия, субантарктические острова). Царство содержит 10 эндемичных (часто монотипных) семейств, причем наиболее богата Новая Зеландия (1900 видов цветковых), а бедна флора островов (всего до 25 видов на группу островов) - Кергелен, Тристан-да-Кунья и др. ФОТОСИНТЕЗ представляет собой окислительно- восстановительную реакцию, протекающую при участии хлорофилла зеленых растений за счет энергии солнечного излучения. При этом два широко распространенных соединения - диоксид углерода и вода - соединяются химически с образованием глюкозы, одного из простых Сахаров. Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид: 6С02 + 6Н20 1!Ш1 > CGH120G + 602 При реакции выделяется свободный кислород, поступающий в атмосферу, У всех зеленых растений реакции фотосинтеза идентичны. У некоторых бактерий в процессе эволюции выработались иные биохимические пути синтеза Сахаров. Так, фото- синтезирующие серные бактерии получают для синтеза необходимые компоненты из сероводорода, а не из воды (Риклефс, 1979). На интенсивность процесса фотосинтеза влияют освещенность, температура и другие абиотические факторы. В процессе фотосинтеза энергия излучения преобразуется в химическую энергию соединений углерода. Впоследствии при дыхании (либо самого растения, либо тех организмов, которые это растение поедают или разлагают) эти высокоэнергетические соединения рас- 124
ФОТОСИНТЕЗ щепляются. Существуют различные способы фотосинтеза у высших растений: 1. Сз-фотосинтез - характерен для большинства наземных растений (около 95% высших растений, в том числе большинство культурных - пшеница, рожь, картофель, клевер, Люцерна и др.)- У них фиксация С02 идет по Сз-центозофосфатному пути (или циклу Кальвина), причем максимальная интенсивность фотосинтеза обычно наблюдается при умеренной освещенности и температуре, а слишком высокие температуры и яркий солнечный свет подавляют этот процесс. Сз-растения особенно характерны для умеренных широт: все виды родов дуба, бук, береза, сосна, ель, лиственница и т.д. 2. С4-фотосинтез - особенно характерен для растений аридных областей субтропической и тропической зон. К типичным представителям можно отнести многие виды семейств амарантовых и маревых, злаковых, а также культурные растения тропического происхождения (кукуруза, сахарный тростник, просо, сорго). У них фиксация диоксида углерода происходит иначе, по циклу С4-дикарбо- новых кислот; они, напротив, адаптированы к яркому свету и высокой температуре в отличие от Сз-растений. Кроме того, они более эффективно используют воду: на производство 1 г сухого вещества им требуется менее 400 г воды, а Сз- растениям - от 400 до 1000 г воды 3. САМ-метаболизм (сокращение от англ. слов "кислородный метаболизм толстянковых") - этот недавно открытый тип фотосинтеза у пустынных растений (суккулентов) заключается в том, что поглощенная растениями СОг в ходе этого процесса накапливается в форме органических кислот и фиксируется в углеводах только на следующий день. Такая задержка фотосинтеза значительно уменьшает дневные потери воды, усиливая этим 125
ХИЩНИЧЕСТВО способность пустынных растений (особенно суккулентов) сохранять водный баланс и необходимые для существования запасы воды (Одум, 1986). Хотя эффективность фотосинтеза (в пересчете на площадь листвы) у С3-растений ниже по сравнению с С4-растениями, все же они создают большую часть фотосинтезируемой продукции на земном шаре, возможно потому, что они более конкурентоспособны в смешанных сообществах, где освещенность, температура и другие факторы ближе к средним значениям. Подсчитано, что 480 млрд. т и углекислоты и воды ежегодно потребляются зелеными растениями в процессе фотосинтеза и в то же время выделяется 248 млрд. т кислорода в атмосферу, из них организмами суши - 75% (Войткевич, Вронский, 1989). Фотосинтез это важнейший процесс в биосфере, определяющий ее высокий кислородный потенциал, и создающий необходимые условия для существования живых организмов на нашей планете. ХИЩНИЧЕСТВО это поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хозяином); по Ю.Одуму (1986, т. 2, с. 98) "хищничество является примером таких взаимодействии между популяциями, результаты которых отрицательно сказываются на росте и выживании одной популяции и положительно или благоприятно - на другой". Однако, когда взаимодействующие популяции эволюционируют синхронно в относительно стабильной экосистеме, отрицательные эффекты проявляют тенденцию становиться слабее. Хищники бывают первого порядка, которые нападают на "мирных", травоядных животных, а также второго порядка - это хищники, нападающие на более слабых хищников. Хищники обладают обычно широким спектром питания и способны переключаться с одной добычи на другую, более многочисленную и доступную в данный пе- 12G
ХИЩНИЧЕСТВО риод. Например, при высокой численности мелких грызунов - леммингов - даже соколы-сапсаны, основным способом охоты которых служит добывание птиц в воздухе, начинают охотиться за леммингами, схватывая их с земли. Способность переключения с одного вида добычи на другую - одно из необходимых экологических приспособлений в жизни хищников. Известно достаточно примеров взаимосвязи между колебаниями численности хищников и жертвы (полярная сова и лемминги, американский заяц-беляк и рысь). Так, в бореальных ландшафтах Канады установлена цикличность в системе "хищник - жертва**: после массовых размножений леммингов (1929, 1933, 1936, 1940 гг.) на следующий год фиксировалось увеличение численности популяции белой полярной совы, мигрировавшей во многие районы США. Однако колебания численности жертвы могут быть связаны с изменениями количества их пищевых ресурсов, а уже колебания численности хищника пассивно следуют за циклическими изменениями популяции их жертвы. Это доказано на примере американского зайца-беляка и рыси. Так, заяц-б&ляк питается главным образом кончиками побегов многочисленных кустарников в бореальных лесах Северной Америки, что приводит к их сильному объеданию. Растения на этот процесс отвечают образованием побегов с высоким содержанием ядовитых веществ, что делает их несъедобными для зайцев. Это приводит к задержке между началом снижения численности зайцев и восстановлением кормовых ресурсов (примерно около 3 лет), что и обуславливает циклические колебания численности зайцев, за которыми следуют колебания численности хищника - рыси (Риклефс, 1979). Тип хищничества иногда определяется самими жертвами и характером их местообитания. Попу- 127
ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ляции организмов с небольшой продолжительностью жизни и высокой скоростью размножения часто регулируются хищниками. .Животные, у которых ввиду ограниченности запасов их собственной пищи скорость размножения низкая, должны затрачивать гораздо больше усилий на то, чтобы избежать хищников; только при этом условии они смогут сдвинуть равновесие между хищником и жертвой в свою пользу. В достижении этой цели жертв?** помогает наличие в их местообитаниях подходящих укрытий. Кроме того, хищники часто нападают на наиболее слабые жертвы. Так, хищник - американская норка - как правило, уничтожает больные и старые особи ондатры (жертвы), а на взрослых ондатр, занимающих прочное положение на своем индивидуальном участке, норки не нападают (Бигон, 1989). Как отмечает Р.Риклефс (1979), существуют факторы, способствующие стабилизации взаимоотношений в системе "хищник-жертва": неэффективность хищника, наличие у хищника альтернативных пищевых ресурсов, уменьшение запаздывания в реакции хищника, а также экологические ограничения, налагаемые внешней средой на ту или иную популяцию. Взаимодействия между популяциями хищника и жертвы весьма разнообразны и сложны. Так, если хищники достаточно эффективны, они могут регулировать плотность популяции жертвы, удерживая ее на уровне ниже емкости среды. Через влияние, оказываемое ими на популяции жертвы, хищники воздействуют на эволюцию различных признаков жертвы, что приводит в конечном итоге к экологическому равновесию между популяциями хищника и жертвы. ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - к ним относится вся совокупность физических и химических свойств почв, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы. Уступая по своему 128
ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ значению климатическим факторам, они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Это в первую очередь растения и организмы, обитающие в почве. На состав и разнообразие растений влияют следующие свойства почв: структура и состав, кислотность рН, наличие определенных химических «элементов и др. Так, по реакции на рН выделяют следующие экологические группы растений: ацидофитткмые обитают на кислых почвах (при рН менее 6,7): карликовая береза, хвощи, плауны, некоторые мхи и др. нейтрофильные предпочитают почву, имеющую нейтральную реакцию (при рН 6,7-7): многие культурные растения. базифильные - обитают на щелочных почвах (рН более 7,0): большинство степных и пустынных растений (лебеда, полыни, кермек, сложноцветные). индифферентные - могут произрастать на почвах с разными величинами рН (ландыш, вьюнок полевой, лютик ползучий, земляника лесная и др.). Животные также реагируют на рН почвы (водородный ион): дождевые черви не переносят рН ниже 4,4; моллюски предпочитают почвы с рН, равным 7,0 или чуть выше и т.д. Некоторые элементы в почвах имеют экологическое значение, способствуя развитию определенных видов растений: кальцефилы - растения, обитающие на почвах, богатых известью; хорошо развиваются на известняках и писчих мелах (дуб пушистый, лиственница европейская, ковыль Лессинга, крапива, русский василек и др.). кальцефобы - обитают на почвах, бедных карбонатом кальция, который оказывает тормозящее влияние на их рост (черника, торфяные мхи, каштан). нитрофилы - предпочитают почвы, богатые усвояе- 5. Прикладная экология 129
з; мыми соединениями азота (пырей ползучий, полынь горькая, иван-чай, подорожник, хвощ лесной и др.)- Под влиянием избытка некоторых микроэлементов в почвах может изменятся окраска листьев, цветков, плодов и других органов растений. Так, почернение хвои сосны в ряде случаев указывает на повышенное содержание в почвах и подстилающих материнских породах платины. Присутствие в почвах высоких доз никеля приводит к тому, что у сон-травы на южном Vno^e околоцветник вместо фиолетового цвета становится белым, а у голубики при обилии в почве соединений урана плоды вместо темно-синих приобретают белую или зеленоватую окраску (Артамонов, 1989). Значит, окраска растений может иногда иметь индикаторную роль при поисках некоторых полезных ископаемых. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ МОРСКИХ ОРГАНИЗМОВ - живые организмы (гидробионты), населяющие водную толщу океана, подразделяются на три основные экологические группы: планктон, нектон и бентос. Планктон - совокупность пассивно плавающих и переносимых морскими течениями в толще воды растений (фитопланктон), животных (зоопланктон) и бактерий (бактериопланктоп), совершенно или почти не способных к самостоятельному передвижению на значительные расстояния. Эти •рганизмы в процессе своей жизнедеятельности решают важную задачу - обеспечение плавучести. При этом, чтобы не утонуть, они вынуждены приспосабливаться двумя способами: увеличивать силу трения или уменьшать массу своего тела. Для увеличения силы трения, замедляющей погружение, организмы уменьшают свои размеры. Поэтому фитопланктон представлен преимущественно микроскопическими одноклеточными водорослями: диатомовыми и перндиниевымн (дннофлягел- ляты). Другой опособ сохранения плавучести заключа- 130
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ МОРСКИХ ОРГАНИЗМОВ | ■ . у ■ I еда ется в увеличении площади поверхности тела за счет уплощения формы (дисковидные диатомеи) или при помощи выростов и отростков (шипы у ракообразных, иглы у радиолярий и др.). Зоопланктон отличается еще большим разнообразием видов форм организмов (одноклеточные, рачки, черви, медузы и др.) Криль - промысловое название мелких морских ракообразных (бокоплавов, креветок - эвфузиидов и др.), служащих основной пищей китам. Подсчитано что взрослый кит за летний сезон (пропг^. жительностью 150 дней) потребляет около 120 т криля. Фитопланктон - основной первичный продукт органического вещества в морских водоемах, за счет которого существуют гетеротрофные водные организмы. С фитопланктоном связаны такие явления в океане, как "цветение вод'9 и "красные приливы". Нектон - это группа активно плавающих морских организмов, перемещающихся на значительные расстояния (различные рыбы, китообразные, тюлени, морские змеи и черепахи, кальмары, осьминоги и др.). Так, в Мировом океане насчитывается около 16 000 видов рыб; на середину 70-х гг. численность антарктических китов (финвал, синий кит, горбач, кашалот и др.) составляла около 875 000, а мелких дельфинов - примерно 425 млн. особей и т.д. Бентос - это организмы, обитающие на морском дне. При этом они могут быть: прикрепленными, сидячими (кораллы, водоросли, губки, мшанки), роющими (кольчатые черви, моллюски), ползающими (ракообразные, иглокожие) или свободно плавающими у самого дня (брюхоногие моллюски, скаты и др.) Наиболее богаты бентосом прибрежные районы океанов и морей, особенно в северо-западной части Атлантического и Тихого океанов. Кроме этих основных групп морских организмов, выделяют еще сообщества, связанные с поверхностной пленкой воды (Зайцев, 1974). Плейстон - совокупность гидробионтов, плавающих на 5* 131
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ поверхности воды (физалия или португальский кораблик: сифонофоры и др.)- Нейстон - сообщества организмов, обитающих в зоне пленки поверхностного натяжения воды (над или под ней); в свою очередь подразделяется: на гипонейстон живут непосредственно под пленкой (личинки кефали, хамсы, веслоногие рачки, саргассовый кораблик) и эпинейстон - обитают над пленкой (клопы-водомерки, жуки- вертячки, из растений - сальвиния плавающая и др.). Все рассмотренные экологические ™^ппы морских организмов участвуют в круговороте жизни в океане, что хорошо видно рис. 26. Солнечная энергия, поглощаемая растениями, передается от них животным и микроорганизмам в виде потенциальной энергии по основным трофическим цепям. Эти группы потребителей обмениваются с растениями углекислым газом и минеральными питательными веществами. Солнечная энергия I I I I I + Г г»| Минеральные соли | | »| Автотрофные бактерии | »-И Л .ТГП I ^ итопланктон Растительноядный зоопланктон — —\ Хищный зоопланктон | |Рыба| Органический детрит трупы фекалии Псевдофекалии - слизь i Детрит, поедаемый зоопланктоном Рис. 26 Кпиговорот жизни в Мировом океане (по Ж.Эр харду и Ж.Сежену, 1984), 132
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ (по отно- шению к воде) - это сообщества высших растений, выделяемые на основе различных путей регуляции водообмена с окружающей средой. Они подразделяются на следующие группы: гидатофиты водные растения, целиком или почти полностью погруженные в воду (рдест, уруть, кувшинки, водяные лютики и др.); гидрофиты наземно-водные растения, ™огру- женные в воду только своими нижними частями и растущие по берегам водоемов, на мелководьях и на болотах (тростник обыкновенный, частуха, калужница болотная и др.); гигрофиты наемные растения, живущие в условиях повышенной влажности и часто на влажных почвах. Среди них различают теневые г. - это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (недотрога, бодяк огородный, многие тропические травы и др.); и световые встречающиеся на открытых местообитаниях (рис, папирус, росянка, подмаренник болотный и др.); мезофиты растения, которые могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху, но произрастающие при среднем увлажнении и умеренно теплом климате. Они как бы занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. К ним относятся: многие травянистые растения умеренной зоны (пырей ползучий, клевер, луговой» люцерна синяя), большинство культурных растений (кукуруза, пшеница, горох, конопля, соя), почти все плодовые, (за исключением винограда, миндаля и фисташки), а также листопадные деревья саванн, кустарники подлеска и др. 133
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ ксерофиты - это растения, приспособленные к жизни в местообитаниях с недостаточным увлажнением: они лучше, чем другие растения, способны регулировать водообмен, имеют приспособления (узкие листья, толстая кутикула, опущение, редукция листьев и др.), уменьшающие транспи- рацию. К ним относятся в основном растения степей, полупустынь, пустынь, песчаных дюн и т.д. (представители семейств - маревых, сложноцветных, крестоцветных, бобовых, гвоздичных, лилейных, парнолистниковых и др.). Они в свою очередь подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты. Суккуленты сочные растения, обитающие в засушливых районах и переносящие неблагоприятный для жизни период за счет накапливаемых запасов влаги. Они могут ее накапливать в стеблях (кактусы, кактусовидные молочаи), в листьях (агавы» алоэ); причем кактусовидная форма растений других семейств (молочайных, сложноцветных) тоже служит приспособлением к аналогичным условиям внешней среды. Из деревьев, которые запасают воду в стволах, наибольшую известность имеют африканский баобаб, бутылочное дерево Австралии, произрастающие в саваннах. По данным Ф.Фукарека и др. (1982), африканский баобаб при общей высоте дерева в 20 м ц. толщине ствола, порой достигающей 20 м, способен сделать запас влаги, хранящийся в его мягкой древесине, до 120 000 л. Склерофиты - это растения, наоборот, сухие на вид, с жесткими, кожистыми листьями и стеблями, эффективно задерживающие испарение воды; встречаются главным образом в засушливых райо- 134
экология нах (полынь, некоторые злаки, саксаул, оливковое дерево, олеандр, синеголовник полевой и др.)- ЭКОЛОГИЯ - это наука, изучающая условия существования живых.организмов и взаимосвязи между организмами и окружающей средой. Впервые термин и общее определение экологии дал немецкий биолог Э.Геккель (1866) в своем капитальном труде "Всеобщая морфология организмов'9. Он писал: "Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт". Однако в настоящее время отмечается разнообразие толкования содержания самого термина (Охрана ландшафтов, 1982): 1) экология - одна из биологических наук, изучающая живые системы в их взаимодействии со средой обитания; 2) экология - комплексная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии ее и общества; 3) экология - особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и среды (экологический подход); 4) экология - совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы (экологические проблемы). На рис. 27 представлена структура современной экологии. Выделяют крупные подразделения: об- 135
экология щая экология (биоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация биоэкологии по уровням биотических систем подразделяют на: аутэкологию (особей и организмов), синэкологию (экология сообществ), популяционную экологию и др. Сюда же следует включить, и частные направления: экология растений, экология животных и т.п. а также с учетом биологического подхода к биосфере и глобальную экологию. Геоэкология по среде жизни, экологическим компонентам и регионам подразделяется на экологию суши, пресных вод, моря, высокогорий и пр. В последние годы в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами особую актуальность приобрела прикладная экология с различными направлениями и методами исследований (промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная и др.). Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология) и социальная экология, причем последняя включает такие подразделения, как экология личности, экология культуры, этноэко- логия. Особенно тесно примыкает к социальной экологии экология культуры. Поэтому экология с учетом особенностей ее структуры как бы создает фундамент для решения проблем в области рационального природопользования и охраны окружающей среды, а также для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации на нашей планете. По этому поводу можно привести слова С. Залыгина (Новый мир, 1994, № 11): "Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: 136
ЭКОСИСТЕМА управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной - всех без исключения. Ибо человечество подошло к тому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы; мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил". "► ^ Динамическая Общая (биоэкология) + аутэкология синэкология популяционная экология биогеоцено- логия глобальная (учение о биосфере) ЭКОЛОГИЯ; растений животных микроорганизмов водных организмов ^ Ч"~ '^>| QHVUJIVM У1Я §>«^^ Г| / \ 1 Геоэкология ЭКОЛОГИЯ: суши пресных вод моря крайнего Севера высокогорий и др. \ \ : \ \ I ~ 1 Аналитическая | ^^"■^"■^—л прикладная 1 экология 1 * промышленная 1 (инженерная) технологическая сельскохозяйст- венная медицинская | промысловая химическая рекреационная геохимическая | к природопользованию 1 Экология человека) | Социальная экология | т Экология города Экология народонаселения Аркология + 1 Экология 1 личности Экология человечества "Экология культуры" | Этноэкология | Рис. 27. Структура современной экологии (по Н.Ф.Реимерсу, 1994, с изменениями) ЭКОСИСТЕМА это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной вза имосвязи друг с другом. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935). Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего де- 137
экология щая экология (биоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация биоэкологии по уровням биотических систем подразделяют на: аутэкологию (особей и организмов), синэкологию (экология сообществ), популяционную экологию и др. Сюда же следует включить и частные направления: экология растений, экология животных и т.п., а также с учетом биологического подхода к биосфере и глобальную экологию. Геоэкология по среде жизни, экологическим компонентам и регионам подразделяется на экологию суши, пресных вод, моря, высокогорий и пр. В последние годы в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами особую актуальность приобрела прикладная экология с различными направлениями и методами исследований (промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная и др.). Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология) и социальная экология, причем последняя включает такие подразделения, как экология личности, экология культуры, этноэко- логия. Особенно тесно примыкает к социальной экологии экология культуры. Поэтому экология с учетом особенностей ее структуры как бы создает фундамент для решения проблем в области рационального природопользования и охраны окружающей среды, а также для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации на нашей планете. По этому поводу можно привести слова С. Залыгина (Новый мир, 1994, № 11): "Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: 136
ЭКОСИСТЕМА управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной - всех без исключения. Ибо человечество подошло к тому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы; мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил". н к 1+ Общая (биоэкология) + аутэкология синэкология популяционная экология биогеоценоз логия глобальная (учение о биосфере) ЭКОЛОГИЯ; растений животных микро- организмов водных организмов L «... —j^i QHVUJIUI У1Я |^^^ у| / \ 1 Геоэкология ЭКОЛОГИЯ: суши пресных вод моря крайнего Севера высокогорий и др. \ \ \ \ [ ■ Аналитическая | ^ прикладная 1 экология 1 + промышленная 1 (инженерная) технологическая сельскохозяйст- венная медицинская промысловая химическая рекреационная геохимическая к природопользованию 1 Экология человека| | Социальная экология | ▼ Экология города Экология народонаселения Аркология t 1 Экология 1 личности Экология человечества "Экология культуры" 1 Этноэкология Рис. 27. Структура современной экологии (по Н.Ф.Реимерсу. 1994, с изменениями) ЭКОСИСТЕМА это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной вза имосвязи друг с другом. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935). Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего де- 137
экология щая экология (бпоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация биоэкологии по уровням биотических систем подразделяют на: аутэкологию (особен и организмов), синэкологию (экология сообществ), популяционную экологию и др. Сюда же следует включить и частные направления: экология растений, экология животных и т.п. а также с учетом биологического подхода биосфере и глобальную экологию. Геоэкология по среде ж экологическим компонентам и регионам подразделяется на экологию суши, пресных вод, моря, высокогорий и пр. В последние годы в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами особую актуальность приобрела прикладная экология с различными направлениями и методами исследований (промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная и др.). Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология) и социальная экология, причем последняя включает такие подразделения, экология личности, экология культуры, этноэко- логня. Особенно тесно примыкает к социальной экологии экология культуры. Поэтому экология с учетом особенностей ее структуры как бы создает фундамент для решения проблем в области рационального природопользования и охраны окружающей среды, а также для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации на нашей планете. По этому поводу можно привести слова С. Залыгина (Новый мир, 1994, № 11): "Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: 13G
ЭКОСИСТЕМА управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной всех без исключения. Ибо человечество подошло к тому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы; мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил'7 Рис. 27 Структура современной экологии (по Н.Ф.Рсимерсу, 1994, с изменениями) ЭКОСИСТЕМА это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной вза имосвязи друг с другом. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935). Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего де- 137
экология щая экология (биоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация биоэкологии по уровням биотических систем подразделяют на: аутэкологию (особен и организмов), синэкологию (экология сообществ), популяционную экологию и др. Сюда же следует включить и частные направления: экология растений, экология животных и т.п. а также с учетом биологического подхода биосфере и глобальную экологию. Геоэкология по среде ж экологическим компонентам и регионам подразделяется нг экологию суши, пресных вод, моря, высокогорий и пр. В последние годы в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами особую актуальность приобрела прикладная экология с различными направлениями и методами исследований (промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная и др.). Интенсивно развивается экология человека (антропоэкологпя) и социальная экология, причем последняя включает такие подразделения, кг экология личности, экология культуры, этноэко- логия. Особенно тесно примыкает к социальной экологии экология культуры. Поэтому экология с учетом особенностей ее структуры как бы создает фундамент для решения проблем в области рационального природопользования и охраны окружающей среды, а также для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации на нашей планете. По этому поводу можно привести слова С. Залыгина (Новый мир, 1994, № 11): "Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: 13G
ЭКОСИСТЕМА управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной всех без исключения. Ибо человечество подошло к тому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы; мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил" Динамическая}*-^^] ЭКОЛОГИЯ^ 27. Структура современной экологии по Н.Ф.Реимсрсу, 1994. с изменениями) ЭКОСИСТЕМА это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной вза имосвязи друг с другом. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935). Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего де- 137
экология щая экология (биоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация биоэкологии по уровням биотических систем подразделяют на: аутэкологию (особей и организмов), синэкологию (экология сообществ), популяцнонпую экологию и др. Сюда же следует включить и частные направления: экология растений, экология животных и т.п. а также с учетом биологического подхода биосфере и глобальную экологию. Геоэкология по среде ж ни, экологическим компонентам и регионам подразделяется на экологию суши, пресных вод, моря, высокогорий и пр. В последние годы в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами особую актуальность приобрела прикладная экология с различными направлениями и методами исследований (промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная и др.). Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология) и социальная экология, причем последняя включает такие подразделения, экология личности, экология культуры, этноэко- логия. Особенно тесно примыкает к социальной экологии экология культуры. Поэтому экология с учетом особенностей ее структуры как бы создает фундамент для решения проблем в области рационального природопользования и охраны окружающей среды, а также для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации на нашей планете. По этому поводу молено привести слова С. Залыгина (Новый мир, 1094, № 11): "Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: 13G
ЭКОСИСТЕМА управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной всех без исключения. Ибо человечество подошло к пому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы; мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил" аутэкология синэкология популяциснная ЭКОЛОГИЯ биогеоцено- лсгия глобальная (учение о биосфере) | Геоэкология ЭКОЛОГИЯ: суши пресных вод моря крайнего Севера высокогорий и цр. ЭКОЛОГИЯ; растений жисотных микроорганизмов водных организмов промышленная (инженерная) технологическая сельскохозяист- венная медицинская промысловая химическая рекреационная геохимическая к природопользованию Экология человека — ^ L Экология города Экология народонаселения Аркология I Социальная экология] Экология личности Экология человечества Экология культуры" Этноэкология Рис. 27. Структура современной экологии (по Н.Ф.Реймерсу. 1994, с изменениями) ЭКОСИСТЕМА это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной вза имосвязи друг с другом. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935). Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего де- 137
^ЭКОСИСТЕМА ГЛУБОКОВОДНЫХ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА рева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро и др.)» макроэкосистемы (континент, океан) и наконец, глобальная экосистема (биосфера Земли). Экосистема и биогеоценоз не являются синонимами, их соотношение может быть представлено так: биогеоценоз - это экосистема в границах фотосинтеза, т.е. эти категории совпадают лишь на уровне растительного сообщества и принципиально расходятся как выше, так и ниже этого уровня. Юо Одум (1986) выделяет три группы природных экосистем: наземные (биомы), пресноводные и морские (рис. 28). В основе классификации лежат определенные признаки: для наземных - тип растительности, для пресноводных физические свойства воды и др. [Ц тундра Г^тайг Наземные (биомы) степи н пустыни \-*\ саванны I ЭКОСИСТЕМЫ I ^т— г—J Пресноводные широколиственные леса j *-»| гилей и др. ~"| Лотические: _реки "ручья и др. Лентические: озера [пруды "водохранилища Морские открытый океан (пелагическая) прибрежные воды шельфа районы апвеллинга Ы эстуарии ] Заболоченные угодья: болота t болотистые леса глубоководные рифтовые зоны Рис. 28. Основные типы природных экосистем 138
ЭКОСИСТЕМА ГЛУБОКОВОДНЫХ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА Наземные экосистемы - это тундра, тайга, сте пи, пустыни и т.п. Пресноводные экосистемы лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др., лотические или текущие воды (реки, ручьи) и заболоченные угодья (болота и марши). Морские экосистемы открытый океан, воды континентального шельфа, районы апвеллинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы). Еще следует добавить сравнительно недавно открытую экосистему глубоководных рифтовых зон Мирового океана, характеризующуюся высокой биомассой живых организмов. ЭКОСИСТЕМА ГЛУБОКОВОДНЫХ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА эта уникальная экосистема была открыта американскими учеными в 1977 г. в рифто- вой зоне подводного хребта Тихого океана, к северо-востоку от Галапагосских островов, на глубине 2600 м. Здесь в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез, господствует сероводородное заражение, обильны содержания ядовитых металлов, имеются выходы гидротермальных источников, были обнаружены "оазисы жизни". Живые организмы были представлены гигантскими (до 1- 1,5 м длиной) живущими в трубках червями (погонофорами), крупными белыми двустворчатыми моллюсками, креветками, крабами и отдельными экземплярами своеобразных рыб. Поражает необычайно высокая плотность жизни: биомасса одних только погонофор здесь достигает 10-15 кг/м2, в то время как на такой глубине плотность живого вещества "донной пленки" всего лишь 0,1- 10 г/м2 (Войткевич, Вронский, 1989). Впоследст- 139
ЭКОСИСТЕМА ГЛУБОКОВОДНЫХ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА вии такие "оазисы жизни" были обнаружены в глубоководных рифтовых зонах других районов Мирового океана. Проведенные исследования показали, что в данной экосистеме серные бактерии играют роль зеленых растений, используя в качестве источника вместо солнечного света сероводород и другие соединения серы (Чилдресс и др. 1987). На рис. 29 показаны особенности экосистемы глубоководных рифтовых зон океана в сравнении с наземными биоценозами. Серобактерии составляют первое звено пищевой цепи данной экосистемы, далее идут погонофоры, внутри тела которых обитают бактерии, перерабатывающие сероводород и таким образом поставляющие организму необходимые питательные вещества. Также в симбиозе с серными бактериями обитают двустворчатые моллюски; поселившиеся в них бактерии извлекают из потока воды кислород и диоксид углерода, затем окисляют сульфид и поставляют хозяину необходимые для существования компоненты. Крабы не вступают в симбиоз с серными бактериями, но при этом они иногда питаются погонофорами, или, избегая сульфидного отравления, приспособились жить путем окисления сульфида до нетоксичного соединения тиосульфата. В этой своеобразной экосистеме 75% биомаосы составляют организмы, живущие в симбиозе с хемоавто- трофными бактериями. Хищники представлены крабами, брюхоногими моллюсками, отдельными видами рыб - макруридами. Открытие таких "оазисов жизни" у гидротермальных выходов в глубоководных рифтовых зонах Мирового океана побудило исследователей искать симбиозы в местообитаниях, богатых сероводородом, в частности, в манграх и соленых болотах, в местах просачивания нефти, сброса сточных вод и т.д. 140
ЭКОСИСТЕМА ГЛУБОКОВОДНЫХ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА t^ Л ФОТОСИНТЕЗ I Солнце бактерии, окисляющие сероводород растения погонофоры фиксиро! ванный глё'&о, Рис. 29. Особенности экосистемы глубоководных гидротермальных источников в рифтовых зонах океана в сравнениях с наземными биоценозами (по Д.Чилдрессу и др., 1987) 141
ЭКОСИСТЕМА ОКЕАНА ЭКОСИСТЕМА ОКЕАНА - занимает огромную поверхность (361 млн. км2) и обладает значительным объемом воды (1,37 млрд. км3), что составляет 94% объема всей гидросферы Земли. Это одна из самых обширных экосистем нашей планеты. Жизненная среда океана непрерывна, и в нем отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов. В океане вода находится в постоянном движении, при этом особую роль играют морские течения. Помимо горизонтальной циркуляции вод в океане существует и вертикальная. В водах океана растворено 48 -1015 т солей* Эти физико-химические особенности океана и создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных форм живых организмов. Так, в настоящее время в океане насчитывается более 160 000 видов животных и около 10 000 видов растений. Среди животных около 16 000 видов рыб, 80 000 видов моллюсков, более 20 000 видов ракообразных, 15 000 простейших (в основном радиолярии и фораминиферы) и т.д. Среди растений в океане преобладают водоросли: диатомовых насчитывается около 5 000 видов, красных 2 500, бурых и сине-зеленых - около 2000 и т.д. (Физическая география Мирового океана, 1980). Несмотря на такое разнообразие жизни в океане, его органический мир в водной толще (по горизонтали и вертикали) распределяется неравномерно. Абиотцческие факторы водной среды (световой режим, температура, соленость, плотность и др.) позволяют водную толщу океана подразделить на несколько зон, различающихся по условиям существования организмов. Так, в зависимости от освещенности в океане выделяют: верхнюю освещенную (эвфотическую) зону - до 200 м, и нижнюю, лишенную света (афотическую) - глубже 200 м и до максимальных глубин (Марианская впадина - 11 022 м). 142
ЭКОСИСТЕМА ОКЕАНА На рис. 30 показаны основные экологические зоны Мирового океана, показывающие вертикальную зональность распределения живых организмов. В океане прежде всего выделяют две экологические области: толщу воды - пелагиаль и дно - бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на литоральную (до ^200 м), Оатиальную (до 2500 м), абиссальную (до 6000 м) и ультраабиссальную (глубже 6000 м) зоны. Пелагиаль также подразделяется на вертикальнее зоны, соответствующие по глубине зонам бентали: эпипелаги- аль9 батипелагиаль и абиссопелагиаль. Прибрежная (литоральная) зона в свою очередь делится на* супра литораль (полоса зап лесков волн, зал и ваемая лишь во время самых высоких - сизигийных - приливов), соботвенно литораль (приливно- отливная зона) и сублитораль (постоянно покрытая водой, до глубины 200 м, реже до 500 м), составляющие вместе материковую отмель (шельф). Рис. 30. Основные экологически* зоны Мирового океана 143
ЭКОСИСТЕМА ОКЕАНА В мелководной неритической зоне экологические условия по сравнению с открытым океаном наиболее оптимальны для морских организмов: световой и температурный режим, достаточное количество питательных веществ и др., поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие фауны и флоры. Здесь сконцентрировано около 80% всей биологической продукции океана. В открытом океане несколько другая экологическая обстановка: пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, китообразные, кальмары, осьминоги и др.), многочисленны хищные рыбы - акулы, тунцы. Своеобразны условия жизни в глубоководных зонах океана: полная темнота, огромное давление, пониженная температура воды, недостаток пищевых ресурсов и др. Все это приводит к адаптациям живущих здесь организмов: редукция плавательного пузыря у рыб или заполнение его полости жировой тканью, атрофирование органов зрения, развитие органов свечения и пр. В океане известно более 800 светящихся видов организмов, в том числе 200 видов моллюсков, около 300 видов рыб, свыше 150 видов ракообразных и др. На рис. 31 показаны особенности экосистемы Мирового океана, где в круговороте веществ принимают участие все основные экологические группы морских организмов. Перенос энергии и веществ происходит главным образом по трофическим цепям: фитопланктон зоопланктон планктоноядные рыбы хищные рыбы и т.д. В экосистеме океана в роли организмов-деструкторов выступают бактерии, основная масса которых приурочена к морскому дну. Биогенные остатки (органический детрит) заключают в себе огромный запас пищи; ими питаются в основном обитатели дна и некоторые животные глубоководной зоны океана. 144
ЭКОСИСТЕМЫ ПРЕСНОВОДНЫЕ Рис. 31, Экологическая система океана (по Ж.Пересу, 1969) Своеобразной зоной Мирового океана, характеризующейся высокой рыбопродуктивностью, является апвеллинг, т.е. подъем вод из глубины в верхние слои океана, как правило, на западных берегах контингентов. Для этой зоны характерны: высокая концентрация кислорода и биогенных веществ, огромные популяции рыб и морских птиц, отличающихся короткими пищевыми цепями, а также периодическое "цветение вод" (красные приливы), при котором массовое размножение ядовитых динофлагеллят приводит к гибели гид- робионтов и т.д. Зоны апвеллинга - это наиболее рыбопродуктивные районы океана (потенциальный улов рыбы в млн. т. в год: для Перуано- Чилийского - 12, для Калифорнии - 5, для северо-западной части Африки - 4 млн. т и др.). ЭКОСИСТЕМЫ ПРЕСНОВОДНЫЕ - подразделяются на три группы: стоячие воды (озера, пруды, водохранилища), проточные (родники, реки, ручьи) и 145
ЭКОСИСТЕМЫ ПРЕСНОВОДНЫЕ заболоченные участки (марши и болота). По сравнению с наземными и морскими экосистемами пресноводные местообитания занимают сравнительно малую часть земной поверхности (например, озера - всего 1,8% поверхности суши), но их значение для человека поистине огромно. Прежде всего потому, что пресная вода - самый удобный и самый дешевый источник воды для бытовых и промышленных нужд; кроме того, пресноводные экосистемы являются естественными коллекторами переработки антропогенных отходов. Движения воды в стоячих водоемах незначительны, а в проточных водах сильно отличаются друг от друга по скорости течения, начиная с быстро текущих горных рек и ручьев и кончая равнинными водотоками с очень слабым течением. Так, на протяжении речного потока выделяются обычно две экологические зоны: 1) перекаты - участки с достаточно быстрым течением, причем дно свободно от ила и обломочного материала; здесь преимущественно обитают организмы, которые прочно прикрепляются к субстрату, или хорошие пловцы, способные плыть против течения (форель); и 2) - плесы - глубоководные участки с медленным течением, как правило, с мягким субстратом; такие условия благоприятны для жизни роющих и плавающих животных, укореняющихся водных растений и на больших плесах - развитию планктона. В стоячих водоемах органическая жизнь значительно богаче. Для лучшего понимания особенностей развития пресноводных формаций рассмотрим экосистему пруда средней полосы (рис. 32). Первое звено пищевой цепи составляют продуценты, которые здесь представлены двумя типами зеленых растений, осуществляющих фотосинтез. Это высшие растения (рдест, кувшинки, рогоз, желтая кубышка, тростник) и водоросли фитопланктона 14G
^ЭКОСИСТЕМЫ ПРЕСНОВОДНЫЕ (зеленые, сине-зеленые, диатомовые). Этими растениями питаются представители зоопланктона (ракообразные, бокоплавы), которые в свою очередь становятся добычей растительных рыб и хищников первого порядка (карпы), попадающих на корм хищникам второго порядка (щуки). Некоторые наземные растительноядные организмы (гусеницы), попадая на водную поверхность, служат жертвой водных хищников. Личинки кома- ров-хирономид разлагают органические остатки прибрежных растений, но сами могут служить пищей для карпов. Окончательное разложение органического вещества в данной экосистеме осуществляют бактерии. Рис. 32. Экосистема пруда (по П.Дювинъо, М.Тангу, 1973) 1 - фитопланктон, 2 -зоопланктон, 3 - жуки-плавунцы, 4 - молодые карпы, 5 - щуки, 6 - личинки комаров-дсргунцов, 7 - бактерии, 8 - насекомые прибрежной растительности 147
ЭНДЕМИКИ Необычайным разнообразием фауны и флоры отличается глубочайшее озеро нашей планеты Байкал (1620 м). В нем известно 1550 видов животных и 1085 видов растений, причем в открытой части водоема его фауна на 60% эндемична. Из 52 видов байкальских рыб к эндемичным относятся 27 видов (живородящая рыбка голомянка, байкальский омуль, осетр, различные виды бычков и др.)- В Байкале первичная продукция составляет 21 т/га, а Е™°ичная продукция промысловых рыб в среднем 2-2,5 кг/га, т.е. для выращивания 1 кг ценных рыб необходимо около 10 т первичной продукции (Галазий, 1988). Подсчитано, что рыбопродуктивность по отношению к первичной продукции составляет: для океана 0,01 0,02%, для озер и водохранилищ - 0,1 - 0,3% (в Байкале - 0,2%), а для прудов - 0,5 - 2%. ЭНДЕМИКИ - это растения или животные с крайне узким ареалом и ограниченные в своем распространении отдельной областью или страной. Наибольшей степенью эндемизма характеризуются острова и горные области. Так, флора о. Мадагаскар имеет около 70% эндемиков, еще больше их в Австралии (75%) и на Гавайских островах (82- 90%). Во флоре Кавказа, насчитывающей 6350 видов, отмечено 25% эндемичных видов, во флоре горных районов Средней Азии 25-30% и т.д. Наиболее яркими примерами эндемичных видов являются гинкго и вельвичия удивительная. Гинкго в настоящее время в естественны* условиях встречается лишь в провинции Сычуань (Китай), при этом возраст деревьев может достигать 1000 лет. Вельвичия удивительная характерный эндемик африканской пустыни Намиб. Это своеобразное дерево-карлик (не более 3 м высотой), причем большая часть его находится под землей. За 500-600 лет своего существования вельвичия отращивает всего два листа. В этой 148
ЭНДЕМИКИ прибрежной пустыне единственным источником влаги является густой туман (300 дней в году), что равноценно примерно 50 мм атмосферных осадков. Конденсируясь на двух крупных листьях, влага поглощается через огромное количество устьиц (на обеих сторонах листа на каждом см2 насчитывается до 22 тыс. устьиц) и поступает в проводящую систему растения. Особенно богата эндемиками флора и фауна Австралии, так, среди позвоночных животных более 90-95% являются эндемиками. Почти все виды эвкалиптов (более 450 видов) - эндемичны. Среди животных-эндемиков особенно интересны: сумчатый медведь (коала), кенгуру, сумчатый волк, утконос, сумчатые опоссумы и др. Из 230 видов фауны млекопитающих Австралии только два представителя - ехидна и утконос - являются яйцекладущими. Хотя они впервые описаны еще в 1802 г., но только недавно удалось получить любопытные данные об образе жизни утконоса (Гриффите, 1988). Утконос, несмотря на свою древность и сочетание признаков рептилий и млекопитающих, хорошо приспособлен к жизни в воде и на суше. Он наиболее активен в ночное время, когда питается мелкими ракообразными, двустворчатыми моллюсками и личинками насекомых. Продолжительность его жизни (онтогенез) достигает 12 лет, и он успешно размножается до глубокой старости. В клюве утконоса имеются ме- хано- и электрорецепторы, помогающие ему находить пищу даже в мутной воде. Утконос способен регулировать температуру своего тела лучше, чем многие плацентарные млекопитающие (температура тела около 32°С). Он населяет превосходные водоемы восточной части Австралии и в настоящее время строго охраняется, так как особую ценность представ- ляет его густой мягкий мех (из-за которого в конце прошлого века узконос был почти истреблен). 149
ЭПИФИТЫ ЭПИФИТЫ это растения, живущие на других растениях (главным образом на стволах и ветвях), непаразитарные "воздушные особи", не имеющие корней в почве. Они поглощают атмосферную влагу через все тело или через воздушные корни. Эпифиты не имеют прямого физиологического или биохимического контакта с хозяином, поскольку живут не за счет его самого, а используя мелкозем и воду, скопившуюся в неровностях на стволах и ветвях. Они широко распространены в тропических лесах, где помимо травянистых (папоротников, орхидных, бромелиевых), встречаются и кустарниковые эпифиты. В нашей стране из эпифитов значительно распространены лишайники и частично мхи, поселяющиеся на нижних частях стволов деревьев, или на ветвях старых или угнетенных пород. Эпифиты являются непременным компонентом влажных тропических лесов. А. Ньюмен (1989, с. 39), изучавший эти леса в 27 странах мира, писал: "Образующие полог деревья увенчаны жемчужинами растительного мира - эпифитами. При виде каскадом низвергающихся с дерева кактусов, усыпанных разноцветными, как радуга, цветками размером почти в человеческую голову, у вас не остается сомнений, что вы в волшебном лесу**. Эпифиты имеют чрезвычайно разнообразные приспособления к условиям существования в данных фитоценозах. У орхидных (а большинство из 20-25 тыс. видов - это эпифиты) органами, запасающими воду и питательные вещества* служат утолщенные участки побегов (бульбы), листовые пластинки, или воздушные корни, снаружи покрытые слоями клеток, способных быстро поглощать влагу. Семейство бромелиевых (ананасовых), представители которых распространены в Северной и Южной Америке, состоит почти только из эпифитов, чьи розетки листьев, похожие на воронки, служат водосборными резерву- 150
ЯРУСНОСТЬ СООБЩЕСТВ арами. ЯРУСНОСТЬ СООБЩЕСТВ вертикальное расслоение природных сообществ на ярусы, что обусловлено потребностями организмов в солнечном свете; воде и пище. Так, растения верхних ярусов светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности. Под их кронами создаются условия слабой освещенности, стабильной температуры и влажности, что способствует развитию ярусов из более тенелюбивых видов растений. Благодаря Я. с. наиболее плотно заселяются пространства сообществ. Различают ярусность сообществ: надземную (размещение органов растений на разных высотах над поверхностью почвы) и подземную (распределение корневых систем на разных глубинах и почве). Например, широколиственные леса Русской равнины характеризуются следующей ярусностью: в первом ярусе - дуб с кленами и липой, во втором - клены, граб, вязы, в третьем - дикие яблони, груша, рябина, в четвертом (пролесок) лещина, рябина, бересклет, и, наконец, в пятом доминируют различные травы (подмаренник душистый, копытень, сныть обыкновенная и др.)- Ярусность обнаруживается и в травянистых сообществах лугов, степей, саванн и др. Так, Г. Вальтер (1975) приводит данные о подземной ярус- ности растительных сообществ североамериканских прерий. Из 43 изученных типичных видов растений прерий 14% развивают свои корневые системы только в верхних слоях почвы (до 60 см), у 21% растений корни проникают на 1,5 м, у остальных 65% - еще глубже (2,5 - 3,5 м и даже 6 м). Видно, что корни различных растений располагаются тремя ярусами, благодаря этому конкуренция корней за влагу ослабляется, что объясняет в конечном счете богатство видами степных сообществ. Глубокой корневой системой, как пра- 151
вило, обладают те виды растений (разнотравье степей), которые цветут поздним летом, когда у видов (эфемеров) с поверхностной корневой системой подземные побеги уже засохли. Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности. Так, в лесных сообществах определенные виды животных приурочены к конкретному ярусу растительности (травяной, кустарниковый, древесный). Например, в грабово-дубовых лесах-Чехо-Словакни 15% птии гнездятся на земле, 25% - в траве и кустарниках, 31% - на стволах деревьев и 29% - в кроне деревьев (Леме, 1976).
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты. Равновесие в миграции элементов, которые установились в течение геологических времен, нарушается разумом и деятельностью человека. ' В.И. Вернадский TVa Земля оказалась мала и беззащитна перед лицом безмерно возросшего мира людей. Разразился быстро протекающий глобальный экологический кризис, в котором объединились глобальные энергетическое и химическое загрязнение, потеря видов живого, грозящая снижением надежности экосистем. Н.Ф. Рей мерс Когда "наука о доме" (Экология) и наука о "ведении домашнего хозяйства" (Экономика) сольются, и когда предмет Этики расширит свои границы, и включит в себя наряду с ценностями, произведенными человеком, ценности, создаваемые окружающей средой, тогда мы на самом деле сможем стать оптимистами относительно будущего человечества. Ю. Одум ЧАСТЬ 2 ОСНОВЫ ПРШШДНОй экологии '■штш%ш№тттттшшшшшшш№№шшжжшштшш 153
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ система лесохозяй- ственных мероприятий, направленных на улучшение почвенно-гидрологических и климатических условий местности, делающих ее более благоприятной для ведения сельского хозяйства. Она представляет часть более широкого комплекса мероприятий фнтомелиорации, предусматривающий улучшение природной среды путем культивирования или поддержания естественных растительных сообществ. Основные направления агролесомелиорации - степное лесоразведение, создание полезащитных лесных полос, облесение оврагов, крутых склонов, закрепление песков, улучшение пастбищ, облесение сильно деградированных земель и т.д. Так, в 1988 г. на территории бывшего СССР было создано лесных насаждений по оврагам, балкам, на песках и других неудобных седьскохозяйствен- ных землях на площади 83,5 тыс. га (в том числе в России - около 53 тыс. га), а на пастбищных землях - 46,5 тыс. га (в России - 9,7). В 1991 г. на территории России общая площадь земель, подверженных водной и ветровой эрозиям, составила 82 млн га (или 37% от площади сельхозугодий), и еще 20% земель - затронуты сильной эрозией. В комплексе протнвоэрозионных мероприятий (агротехнические, гидротехнические и др.) важным звеном является лесомелиорация. Значение леса в защите полей от засух, суховеев и эрозии не раз подчеркивалось выдающимися русскими почвоведами В.В. Докучаевым, Г.Н. Высоцким, Д.Н. Прянишниковым я др. а также доказано широкой практикой. Роль лесных насаждений в борьбе с эрозией многообразна (рис. 33). На участках сельскохозяйственных земель, защищенных лесными полосами, создаются лучшие микроклиматические условия для произрастания культур, снижается скорость ветра, уменьшается число суховеев, пыльных бурь-и т.д. Правильно созданная система 154
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ полезащитных полос регулирует и задерживает поверхностный сток, защищает почву от смыва талыми водами и от выдувания ветром. Особенно эффективны лесные полосы при защите сельхозугодий от ветровой эрозии во время пыльных бурь. По результатам исследований, проведенных во время разрушительной силы пыльной бури зимой 1969 г. на Северном Кавказе, было установлено, что в Ростовской области количество почвы, снесенной с незащищенных лесополосами полей зяби, было в 2 раза больше, чем с полей с лесными полосами (высотой 10-12 м и расположенных на расстоянии 650-800 м). С полей, где лесополосы имели высоту 8-12 м и расположены одна от другой на расстоянии 250-500 м, количество снесенной почвы было в 7 раз меньше, чем с незащищенных сельхозугодий (Молодкин, 1992). Песные насаждения! Влияние на замятую ими площадь Влияние на окружающую территорию Задерживает осадки т Предохраняет почву от разрушения Снижает разрушительное действие дождевых капель на почву Т Укрепляет почаогрунт Снижает скорость ветра Улучшает структуру и физические свойства почв I X Задерживает поверхностный сток и илистые частицы Предохраняет почву от разрушения и выдувания | Улушает микро- [ климат Равномерно распределяют снег ] Рис. 33. Схема противоэрозионной роли лесных насаждений (по П.СЗахарову. 1971) Эффективность полезащитных лесонасаждений во многом зависит от их правильного размещения относительно полей и с учетом форм рельефа, а также от их структуры (продуваемые, плотные и 155
АГРОЭКОСИСТЕМА up.)» В основных земледельческих районах нашей страны рациональная система лесополос, занимающих около 4% территории (или 4 га на 100 га сельхозугодий), в среднем дает прибавку урожая от 9 до 32% (в зависимости от культуры). В Ставропольском крае на сельскохозяйственных полях, не защищенных лесными полосами, урожай зерновых культур почти вдвое ниже, чем на полях с хорошо спланированными и ухоженными лесополосами. Кроме того, лесные насаждения на фоне сельскохозяйственных угодий выполняют важную функцию сохранения, восстановления и повышения биологической продуктивности ландшафта. Лесонасаждения являются единственным местом выживания естественной орнитофауны, роль которой в уничтожении вредителей культурных растений и семян сорняков исключительно велика. АГРОЭКОСИСТЕМА (агробиоценоз) неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема с целью производства сельскохозяйственной продукции (поля, пастбища, огороды, сады, виноградники и др.)- По сравнению с естественными* биоценозами агроэко- системы имеют отличия: в них резко снижено разнообразие живых организмов; виды, культивируемые человеком, поддерживаются искусственным отбором и обладают слабо выраженными механизмами саморегуляции; получают дополнительный поток энергии благодаря деятельности человека и т.п. Как правило, агроэко$истемы характеризуются высокой биологической продуктивностью по сравнению с природными экосистемами. Так, чистая первичная продукция естественных биоценозов умеренной зоны составляет для лесов 600-2500 г/м2 год, для степей 150-1500 г/м2, а для возделываемых земель - до 4000 г/м2, в частности для сахарного тростника на Гавайских островах - до 7000 г/м2 в год (Уиттекер, 1980). 15G
АГРОЭКОСИСТЕМА В настоящее время агроэкосистемы занимают около 30% земельных ресурсов мира, в том числе пашней занято 10%, а сенокосами и пастбищами - 20%. Из 2500 культурных растений человек использует в пищу чуть, более 20 видов. Основными культурными растениями (по степени их важности) являются: рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, маниок, соя, овес, сорго, просо, сахарный тростник, рожь, бобы и др. (Вудмэнси и дп 1987). В агроэкосистемах соотношение компонентов и их качественный состав регулирует человек. Стремясь извлечь максимальное количество сельскохозяйственной продукции, он спрямляет энергетические цепи, сокращает долю "бесполезной" продукции (спонтанно внедряющиеся сорняки, животные-вредители и т.д.). Даже виды культивируемых растений человек выбирает по их способности давать наибольшее количество только полезной биомассы (клубней, корней, колосьев), чем снижает возврат в почву элементов питания, образующихся при перегнивании растительных остатков (Миркин, 1991). Все это понижает устойчивость агроценозов, особенно биогеохимическую, за счет того, что на пашнях поверхность почвы покрыта растительностью только часть года, что приводит к усилению вымывания элементов питания за пределы сельхозугодий. По данным М.А. Глазовской (1992), явления активизации выноса элементов с твердым и жидким стоком характерны для агроэкосистемы, располагающихся в различных природных зонах. Так, в степной зоне с распаханных угодий по сравнению с целиной выкос азота увеличивается в 25 раз, калия - в 74 раза, кальция - 7,9, магния - 6,4, серы - в 5 раз и т.д. Для сохранения продуктивности агроценозов и тем более для ее повышения вносятся все в больших дозах минеральные и органические удобрения, пестициды, которые помимо положительного эффекта имеют 157
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ряд и отрицательных явлений. Для уменьшения негативных последствий хозяйственной деятельности человека на агроэкоси- стемы необходимо применение природоохранных методов агротехники, целью которых является приближение агроценозов к природным экосистемам: снижение потерь воды при орошении; совершенствование технологии, хранения и способов внесения удобрений; значительное уменьшение норм применения ядохимикэ.тор; увеличение разнообразия сельскохозяйственных культур; широкое применение методов биологической борьбы с вредителями и др. Чем совершеннее способы производства и характер организации общества, тем больше они позволяют создавать устойчивые агро- экосистемы, в которых поддерживается баланс питательных веществ и гумуса в почвах, продуктивность пастбищ, качество воды, воздуха и т.д. Вполне закономерно авторы книги "Сельскохозяйственные экосистемы" (1987) ее заканчивают словами: и~Если разлад с природой с глубокой древности начался с сельского хозяйства, то пусть с него же начинается приближение к гармонии". АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ получение энергии не из ее традиционных источников (уголь, нефть, газ, сланцы и др.)» а из возобновляемых, используемых энергию Солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальных источников и т.д. (табл. 14). Традиционные источники получения энергии (уголь, нефть и газ обеспечивают 88% мировой потребности в энергии) послужили основной причиной загрязнения окружающей среды, создав ряд сложных экологических проблем. Поэтому в последние годы особое внимание обращено на альтернативные источники энергии, которые помогут снизить остроту возникших проблем. Эти источники энергии являются возобновляемыми и почти безвредными для среды и могут 158
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ обеспечить достаточные количества энергии для удовлетворения потребностей всего человечества. 14. Альтернативные источники энергии (альтернативная энергетика) 1 Основные типы 1 |1. Гелиоэнергетика 2. Ветровая энергетика «ветроэнергетика) |3. Гидроэнергетика |4. Биоэнергетика П5. Геотермальная Пэнергия Способы получения энергии Гелиоэлектростанции * и Солнечные батареи у Гелиоконденсаторы | Солнечные коллектор*-» || Ветроэлектрические станции и Ветровые установки 0 Приливные электростанции Ц Волновые электростанции И Биореакторы (для получения биогаза) | Производство биомассы | Мусоросжигающие установки | Биосинтез водорода и др. 1 Геотермальные электростанции I Геотермальные установки (использо- | вание глубинных подземных вод) [ (Тепловые насосы т.п. [ Солнечная энергия. Она, ежегодно попадающая на поверхность Земли в виде солнечного излучения, в 15 тыс. раз превышает ежегодное мировое потребление энергии. Солнечная энергия нагревает земную поверхность, поставляет растениям энергию для фотосинтеза (биоэнергетика), вызывает движение воздуха (ветровая энергия), морские течения и т.д. В узком смысле использование солнечных лучей включает: солнечные элементы и батареи для производства электроэнергии, гелиоэлектростанции для производства высокотемпературного тепла и электроэнергии, солнечные коллекторы для получения низкотемпературного тепла с цел^ю теплоснабжения зданий и др. Так, в северной и центральной Европе использование солнеч- 159
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ных коллекторов в быту благодаря замене ископаемого топлива позволило снизить энергопотребление и выбросы загрязняющих веществ на 10-20%. Однако получение электроэнергии с помощью Солнца не решает полностью проблемы, так как ее трудно запасать и передавать на большие расстояния без потерь. Поэтому появился еще новый выход - преобразование солнечной энергии в химическую, в частности в Саудовской Аравии уже работает установка, получающая топливо (водороде ча основе использования энергии Солнца (Достровский, 1992). Ветровая энергия. Заключенная в ветре механическая энергия может быть использована ветроэлектрическими станциями с КПД около 40% для выработки электроэнергии и приведения в действие различных механизмов (водяных насосов, мукомольных мельниц). Технически надежными и рентабельными в районах с постоянными ветрами являются электростанции мощностью 50-100 кВт с высотой башни 15-25 м. Наибольшее число ветровых электроустановок работает в настоящее время в США (9000) и Дании (1500), они производят дешевую электроэнергию. Также успешно подобные установки работают в Голландии, Германии, проектируется их строительство и в нашей стране, где пока эксплуатируются ветроустаноЕКИ небольшой мощности (до 15 кВт). Однако даже такой "экологически чистый'* источник энергии порождает проблемы (создает ультразвуковые излучения, создает помехи в телевизионном лриеме для населения и др.)> а особенно сказывается на орнитофауне. Так, в Голландии на берегу моря построена батарея ветроэнергетических установок (ВЭУ) на протяжении 3 км, где сооружено 25 конических железобетонных башен высотой 30 м и диаметром трехлопастного ротора 25 м. Эти установки и линии электропередач отрицательно воздействуют на птиц (утки, чайки, гуси). Подсчитано, что на 1 км 1G0
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ивае= i м II ■ ■ ■ ■ ■ ' , г i , ■ i i i =а=а1^дв линии электропередач в полевых биотопах в среднем в год гибнет 8 птиц, а всего с учетом протяженности их (5 тыс. км) в Голландии ежегодно гибнет около 40 тыс. крупных птиц. Особенно возрастает гибель птиц во время весенних и осенних миграций, если линии электропередач пересекают направление пролетного пути (до 70,тыс. птиц в гЪд на 1 км ЛЭП) (Иванов, Седунова, 1993). Гидроэнергетика. Общая возобновляемая энергия Мирового океана включает. » себя энергию различного вида: энергия волн приливов и отливов, океанских течений, температурного градиента и т.д. Использование энергии приливов известно еще с XI в., когда в Англии, Франции, Канаде уже работало множество приливных мельниц и лесопилок, развалины* которых и оставшиеся действующими установки были расположены, как правило, в небольших бухтах, отгороженных дамбами. В настоящее время самая крупная приливная электростанция (ПЭС) находится на берегу Ла-Манша, в устье р. Ранг (Бретань), мощность которой достигает 240 МВт. В нашей стране в 1968 г. вступила вторая в мире экспериментальная ПЭС мощностью 400 кВт в Кислой Губе (близ Мурманска). Ведутся разработки проектов довольно мощных ПЭС (6-10 млн кВт) в Мезенском заливе Белого моря, в Пенжинской губе Охотского моря. Проектируются мощные приливные станции в Канаде, Индии, Южной Корее, КНР, Австралии. Также проводятся интересные исследования по использованию энергии морских волн в ряде стран и в России (см. А.А. Горлов. Энергия океана: фантастика и реальность. М., 1988). Геотермальная энергия. Она используется в областях современного вулканизма и в тектонически подвижных регионах Земли, где горячие подземные воды поднимаются к поверхности и выходят в виде термальных источников. Самая крупная в мире геотермальная электростанция (мощ- 6. Прикладная акология 161
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ностью 700 МВт) находится в США; в Италии такая электростанция в Тоскане мощностью 450 МВт снабжает электроэнергией всю область. В Исландии 80% населения обогревает свои дома геотермальным теплом. В настоящее время геотермальная энергетика особенно развивается в Центральной Америке, в Азии и Африке; на одно из первых мест по использованию этой энергии выходит Япония. В России пока действует единственная геотермальная электростанция на Камчатке — Паужетская (с 1966V мощностью всего 11 МВт, хотя здесь геотермальные ресурсы огромны. Биоэнергетика. Биогаз относится к возобновляемым источникам энергии. Он образуется в биогазовых или очистных установках в процессе разложения растительных и животных отходов без доступа кислорода. Основным его компонентом является метан с примесью углекислого газа. Биогаз используют для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях блок-ТЭЦ. Особенно широко используется блок-ТЭЦ в Германии, их мощность составляет от 10 до 100 МВт, и они имеют очень высокий КПД,.используя до 85% задействованной первичной энергии. Небольшие БТЭЦ (мощностью 10-20 кВт), называемые энергетическими секциями, используются для отопления помещений жилых зданий. Немецкие экологи подсчитали мировой технический потенциал возобновимых источников энергии в год (млрд. т условного топлива) (для сравнения потребление первичной энергии в мире составляет около 9 млрд т условного топлива): Биомасса 5,6 Гидроэнергия 2,8 Ветровая энергия 2,8 Геотермальная энергия 1,9 Термическая энергия моря 0,9 Энергия приливов - отливов 0,04 Солнечные элементы и коллекторы 1G2
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ (децентрализованные) 2,0 Гелиоэлектростанции 4,3 Всего: около 20,3 млрд. т условного топлива (Окружающая среда, 1993) Все это показывает, что использование в дальнейшем возобновляемых источников энергии позволит не только обеспечить человечество необходимой электроэнергией, но, самое главное, значительно снизит выбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду. АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ факторы, обязанные своим происхождением деятельности человека. В последние десятилетия возрастающее воздействие антропогенных факторов привело к возникновению сложных экологических проблем биосферы (парниковый эффект, кислотные дожди, обезлесивание, загрязнение среды токсикантами и др.). На рис. 34 показаны неблагоприятные воздействия на окружающую среду таких причин, как функционирование промышленности, транспорта, сельского хозяйства и др., а также последствия загрязнения среды обитания человека различными вредными компонентами. Многие загрязнители, действуя совместно, усиливают свое токсичное влияние по пищевым цепям и вызывают многие заболевания у человека. Масштаб воздействия человеческого общества на природу стал планетарным, заметно ухудшая условия жизни на нашей планете. По данным Института всемирного наблюдения (г. Вашингтон), происходит деградация природной среды. Так, ежегодно, по новейшим данным ФАО (на 1990), уничтожаются влажнотропические леса на площади 16,8 млн га (на середину 80-х годов эта цифра составляла 11 млн га); из-за неправильного использования земель ежегодно возникает около 6 млн гектаров пустынь; ежегодно на Земле теряется 26 6* 163
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ __ млрд т плодородного слоя пахотных земель; в результате кислотных дождей повреждены леса на площади около 31 млн га, и тысячи озер в Швеции, Норвегии, США, Канаде и других странах стали биологически мертвыми; ежегодно производится сотни миллионов тонн различных химических веществ; под угрозой исчезновения находятся не менее 25-30 тыс. видов высших растений и т.д. (Мир 80-х годов, 1989). Жилища | Почт ft1 Рис. 34. Антропогенное воздействие на среду обитания (по Б.Гржимеку, 19SS) Особенно вызывает тревогу тот факт, что загрязнение окружающей среды с каждым годом возрастает, о чем свидетельствуют материалы Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Бразилия, 1992^). В ее работе принимали участие делегации 178 государств и более 30 различных 1С4
АРКТИЧЕСКИЕ международных организаций, в том числе и делегация России. Достаточно привести хотя бы несколько цифр, показывающих рост загрязнения среды. Например, ежедневно (среднестатистически): в океан выливается 12 тыс. баррелей сырой нефти, 140 видов живых организмов оказываются под угрозой исчезновения, увеличивается парк различных автомобилей на 140 тыс. и т.д., и все это сопровождается ежедневным приростом населения планеты на 250 тыс. человек (Колбасов, 1992). В Национальном докладе было охарактеризовано весьма тревожное состояние природной среды в России. Выбросы в воздушную среду различных загрязнителей (около 130 кг на душу населения), огромные отвалы горнодобывающих предприятий и хранилища отходов, загрязненная вода большинства рек и озер, радиоактивное загрязнение обширных территорий и пр. - все это привело к значительной деградации природной среды в России. Конференция наметила ряд неотложных мер по сохранению и улучшению среды обитания человека на нашей планете в настоящее время и на перспективу. Именно международное сотрудничество ученых в решении глобальных проблем экологических вопросов сможет решить важнейшую проблему современности. АРКТИЧЕСКИЕ (полярные.) ПУСТЫНИ - это наземные экосистемы, развивающиеся в экстремальных экологических условиях, характеризующихся дефицитом тепла, повсеместным распространением многолетней мерзлоты и наземным оледенением, видовой бедностью сообществ и др. Они занимают острова Земли Франца-Иосифа, северный остров Новой Земли, Северную Землю, северную оконечность полуострова Таймыр, северную часть Канадского архипелага, Гренландию и часть Шпицбергена. На этих островах климат очень суровый, причем низкие температуры воздуха сочетаются с сильными ветрами и значительной влажностью 165
воздуха. Здесь особый режим солнечной радиации, для которого характерны продолжительная полярная ночь и полярный день, что требует особых адаптации организмов для своей жизнедеятельности. Так, на земле Франца-Иосифа наземное оледенение занимает 85% площади острова, в Гренландии - около 79%, на Северной Земле примерно 48% территории острова и т.д., а свободные ото льда участки суши покрыты разреженной растительностью, состоящей преимущественно из лишайников и мхов. Преобладают главным образом стелющиеся и подушкообразные жизненные формы растений, которые селятся по морозным трещинам, где скапливается мелкозем. Так, на Земле Франца-Иосифа флора цветковых растений насчитывает всего 50 видов, в то время как лишайников и мхов - более 200 видов. Зональным типом растительного покрова служат полигональные мохово-лишайниковые группировки, а на юге полярных пустынь изредка встречаются полярная ива, камнеломки, крупки, дриада, пушица и др. Биомасса растений, как правиле*, менее 50 ц/га, при этом характерно преобладание надземной массы над подземной, что отличает арктические пустыни от тундр, где соотношение обратное (Мильков, 1977). Низкая продуктивность растительности служит причиной бедности животного мира (лемминги, песец, белый медведь, изредка - северный олень). В Гренландии и на островах Канадского Арктического архипелага обитает форма северного оленя, называемого полярным карибу. Изредка здесь встречается мускусный бык (или овцебык); это крупное животное, покрытое густой шерстью и с загнутыми вниз рогами, питается в основном лишайниками и мхами, а летом молодыми побегами и листьями растений. Мускусные быки хорошо приспособлены к жизни в суровых условиях крайнего севера. Однако для полярных пустынь харак- 1GG
АЭРОЗОЛИ i. - i i i i i I, ■ ===== ir " iaaasge=saa= ■ a терны так называемые птичьи базары, иногда украшающие это белое безмолвие. Летом на скалистых берегах арктических островов гнездятся огромные колонии морских птиц, что обусловлено рядом физико-географических факторов (обилие кормов в море, ограниченность территории для гнездования, суровый климат и др.)- Так, на Земле Франца-Иосифа, Шпицбергене и других арктических островах морские птицы представлены разнообразными видами: серебристая крачка, глупыш, полярная чайка, черная казарка, морской песочник, пуночка, белая чайка, толстоклювая кайра, малая гагарка и др. (Карри-Линдал, 1981). Эти экосистемы весьма чувствительны к антропогенным воздействиям, поэтому здесь начата организация различных природных охраняемых территорий. АЭРОЗОЛИ (от греч. - воздух и нем. - коллоидный раствор) — твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. В атмосферу аэрозоли попадают в большом количестве как из естественных (извержение вулканов, лесные пожары), так и из антропогенных источников. Подсчитано, что в атмосфере Земли постоянно находится не менее 250 млн т взвешенных частиц (аэрозолей). Особенно много пылевых частиц образуется в ходе производственной деятельности людей. Только в 1990 г. выброс в атмосферу твердых частиц в мире составил 57 млн т, а в России от стационарных источников - 6,4 млн т. Особенно много техногенной пыли образуется при сжигании каменного угля на ТЭЦ и при производстве цемента. Так, в 1986 г. в ФРГ выбросы в воздух составили 560 тыс. т, из них 63% приходилось на промышленность, 16 - на энергетику, 8 - на транспорт и 13% - на мелких потребителей и бытовой сектор. Особенно опасна для окружающей среды и здоровья человека тонкодисперсная пыль, но она становится еще более опасной, если на ее 167
БЕЗОТХОДНАЯ (МАЛООТХОДНАЯ) ТЕХНОЛОГИЯ частицах оседают токсичные вещества (например, тяжелые металлы). Эти искусственные аэрозоли вызывают ряд негативных явлений в атмосфере (фотохимический смог, уменьшение прозрачности и интенсивности солнечной радиации, отрицательное воздействие на процессы фотосинтеза и т.д.). Сравнительно недавно (1976-1985 гг.) на 100 станциях, входящих в систему глобального мониторинга, были проведены исследования по содержанию Диоксида серы и взвешенных частиц. Было установлено, что областью наибольшего содержания в воздухе взвешенных частиц оказалась Азия, в частности, Индия (в основном природный фактор). За этот период также отмечалось снижение взвешенных частиц в воздухе: в Бельгии - на 38%, в США, Англии и Швеции - на 25%. Наибольшие превышения ПДК пыли в воздухе отмечалось для городов: Калькутта, Бомбей, Шанхай, Тегеран, Чикаго, Афины, Загреб (Андрюков и др., 1992). БЕЗОТХОДНАЯ (малоотходная) ТЕХНОЛОГИЯ в соответствии с решением ООН это есть практическое применение знаний, методов и средств, с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду. Это экологическая стратегия всего промышленного и сельскохозяйственного производства, обеспечивающая получение продукта при малом количестве или (в перспективе) практически без отходов. Малоотходная и безотходная технология должна обеспечить (Белов и др., 1991): - комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов; - создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования; - переработку отходов производства и потребления продукции без нарушения экологического равновесия; 1G8
БИОИНДИКАТОРЫ использование замкнутых систем промышленного водоснабжения; создание в перспективе безотходных производственных комплексов. Особое значение приобретает использование вторичных материальных ресурсов, что позволяет экономить сырье, энергию и снижать 'степень загрязнения окружающей среды. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат от выплавки ид бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу. Разработка и внедрение новейших технологий позволяет значительно уменьшить антропогенные воздействия на природную среду. Так, порошковая металлургия способствует созданию материалов с особыми свойствами, причем уменьшает потери сырья и увеличивает коэффициент использования металла в 2-3 раза. В подшипниковой промышленности внедрение данной технологии позволило получать ежегодную экономию до 70 тыс. т качественного порошка легированной стали. Новый способ окраски автомобилей в электростатическом поле позволил сократить потери краски и значительно уменьшить загрязнение воздушного бассейна. БИОИНДИКАТОРЫ живые организмы, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить о степени изменений окружающей среды, в том числе о присутствии концепции загрязняющих веществ. Живые индикаторы имеют существенные преимущества, устраняя применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов для определения степени загрязнения среды: они суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнениях, указывают скорость происходящих изменений, пути и 1G9
БИОИНДИКАТОРЫ места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека (Соколов и др., 1990). Уже разработана международная программа "Биоиндикаторы", проводятся международные симпозиумы по биоиндикации антропогенных загрязнений (Индия, 1984; Канада, 1985; СССР, 1989 и др.)- Для биоиндикации используются низшие и высшие растения, микроорганизмы, различные виды животных (норка, выдра, грызуны и др.). Особенно чуткими индикаторами загрязнения воздуха являются лишайники и мхи, учитывая особенности их биологии и физиологии. Так, малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы (сернистым газом), не влияющие на большинство высших растений, вызывает массовую гибель лишайников. Поэтому в ряде западноевропейских стран в окрестностях крупных промышленных городов почти полностью исчезли многие виды лишайников. В Скандинавских странах в качестве индикатора загрязнения атмосферы тяжелыми металлами используют сфагновые мхи. Установлена значительная способность у мхов и лишайников к накоплению радионуклидов, что достигается главным образом за счет сорбционной поверхности на единицу массы и их водоудерживающей способностью. По результатам исследования мхов Армении установлено, что содержание стронция-90 в мхах в 10-26 раз, урана в 1,5-6 раз больше, чем в травянистых растениях - полынях (Ананян и др., 1991). В Германии разработана методика использования светящихся бактерий с целью индикации загрязняющих веществ в промышленных стоках. Антропогенное загрязнение атмосферы значительно влияет на высшие растения, часто приводя к следующему: изменение окраски листьев, некрозу, опадение листвы, изменение формы роста и 170
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ветвления и др. Так» при загрязнении атмосферы диоксидом серы типичными признаками повреждения являются: у сосны обыкновенной - побуре- ние кончиков игл хвои, у ясеня американского - обширное междужилковое обесцвечивание листьев и т.д. На основе приведенных зарубежных исследований (Гудериан, 1979; У. Мэннинг, 1985; Р.Шуберт и др., 1988 и др.) нами составлена таблица 15, где даны основные растения - индикаторы загрязнения атмосферного воздуха различными компонентами (диоксид серы, фтористый водород, аммиак и др.). Видно, что наиболее чувствительными к различным загрязнителям воздуха являются хвойные породы, которые особенно сильно страдают от диоксида серы. Их чувствительность к нему убывает в такой последовательности: ель - пихта - сосна - лиственница, причем последняя, ежегодно сбрасывающая свою хвою» значительно устойчивее к диоксиду серы по сравнению с другими хвойными породами. Из декоративных растений наиболее достоверными индикаторами на фтористый водород являются гладиолус, тюльпан, нарцисс, ландыш. Хорошими индикаторами на озон служат наиболее чувствительные сорта табака, томаты, цитрусовые. Вышеприведенные биоиндикаторы можно использовать при контроле состояния окружающей среды и при природоохранных мероприятиях, в частности в лесном хозяйстве, с учетом влияния антропогенных загрязнений атмосферного воздуха. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ защиты растений - это совокупность приемов сокращения численности нежелательных организмов с помощью других живых существ (хищников, паразитов, возбудителей заболеваний и др.), или искусственных ингибиторов (специфических веществ, тормозящих развитие и видообразование отдельных видов растений и животных). Наиболее распространен- 171
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ные Б.м.: интродукция хищников и паразитов в сообщества вредителей, использование микроорганизмов, способных вызывать заболевания других организмов, стерилизация особей, применение животных для борьбы с сорными растениями и т.п. Иногда они сочетаются с химическими, агротехническими и др. методами. В зарубежной литературе термин "биологический контроль" применяется как синоним Б.м. Б.м. защиты растений (в Китае - хлопчатник, в Индии - рис, в Бразилии соевые бобы) позволяют не только сохранить и повысить урожайность сельскохозяйственных культур, но и значительно уменьшить применение пестицидов, что важно для охраны окружающей среды и здоровья человека. Так, в США программы биологического контроля охватили около 40% сельскохозяйственных культур и более 11 млн га посевных площадей (8%). В Китае применение Б.м. защиты растений на хлопковых полях позволило снизить использование пестицидов на 90%, а урожайность хлопчатника значительно возросла. В бывшем СССР с каждым годом увеличивается роль Б.м. защиты растений от вредных организмов, при этом площади защиты лесов от вредителей и болезней биологическими методами возросли с 748,5 тыс. га (1980 г.) до 969 тыс. га в 1988 г. По данным Краснодарской станции защиты растений, применение ряда биологических препаратов с минимальной токсичностью для борьбы о вредителями сельскохозяйственных культур (рис, кукуруза, подсолнечник) позволило резко уменьшить использование пестицидов и гербицидов. Если в 1986 г. химические средства защиты растений применялись на площади 12,3 млн га, то в 1990 г. - уже на 5,2 млн га, при этом соответственно уменьшилась пестицидная нагрузка с 8,6 до 5 кг/га (Бердыш,* 1991). 172
БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ 15. Основные растения-индикаторы загрязнения атмосферного воздуха (по зарубежным источникам) Компоненты загрязнения Диоксид серы Фтористый водород Аммиак Хлористый водород Озон Тяжелые металлы Важнейшие древесные породы Ель (европейская, сербская) Пихта европейская* Сосна обыкновенная, Банкса) Ясень американский Ель европейская Пихта европейская Сосна обыкновенная Орех грецкий Граб обыкновенный Липа сердцевидная Ель европейская Пихта кавказская Лиственница европейская Ольха клейкая 1 Лещина обыкновенная Сосна Веймутова Тсуга канадская Вяз гладкий Боярышник обыкно- 1 венный Сельскохозяйственные и .декоративные растения Пшеница, ячмень, гречиха , Люцерна, горох Клевер, хлопчатник Фиалка Виноград, абрикос, петрушка Гладиолус, ландыш Тюльпан, нарцисс Рододендрон Сельдерей Махорка Фасоль обыкновенная Шпинат, редис Смородина Клубника Табак, картофель, соя Томаты, цитрусовые Овсяница Орхидеи Бромелиевые БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ - это концентрирование ряда химических веществ (пестицидов, тяжелых металлов, радионуклидов и др.) в трофических цепях экосистем. Зарубежными экологами установлена закономерность увеличения концентрации ДДТ по мере его перемещения по цепям питания. Так, если отношение содержания ДДТ в 173
БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ организме к его концентрации в воде принять за 1, то возрастание его количества по трофическим цепям можно выразить: для фитопланктона в 800 раз, зоопланктона 3200, рыб-хищников 24000-42000, а для водоплавающих птиц даже до 520000 раз (Одум, 1986). У рыб и птиц накоплению ДДТ способствуют значительные жировые накопления, в которых он и концентрируется. Среди морских беспозвоночных, обладающих способ- н^^мо к накоплению вредных компонентов, .чмтеля- ются двустворчатые моллюски, среди которых отдельные виды устриц в своем организме накапливают ДДТ и его метаболиты (продукты распада - ДДТ) в концентрациях, превышающих их дозы в 70000 раз. На рис. 35 дана схема движения инсектицида (диэлдрина) по пищевым цепям морской экосистемы. Видно, что незначительная его концентрация в водах Северного моря повышается по мере продвижения по различным трофическим уровням: от 1 млрд-1 в фитопланктоне до 1 млн"1 у бакланов. Аналогично ведут себя и другие токсиканты: так, максимальные концентрации ртути обнаружены у 80% хищных рыб (щука, судак, окунь), обитающих в пресноводных водоемах Канады и занимающих высокие ступени пищевых цепей. У млекопитающих также высокие содержания ртути фиксируются у хищников по сравнению с копытными и грызунами. Биологическое накопление свойственно и зеленым растениям, которые, аккумулируя определенные химические элементы, изменяют^ окраску хвои, листьев, цветков и плодов. Это иногда служит индикаторным признаком при поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина в Восточной Сибири накапливает в своей древесине значительные содержания бария и стронция, что приводит к появлению необычной окраски - неестественно зеленого цвета. Сон-трава" на южном Урале аккумулирует никель, поэтому ее околоцветник вместо фиолетового цвета становится бе- 174
БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ т- ■ . ■ I ■ I II ■ I in I I ■ ■ I I i'i—i лым, что указывает на высокие концентрации никеля в почве. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая вместо розовых становятся белыми и ярко-пурпуровыми» у голубики плоды вместо темно-синих становятся белыми и т.д. (Артамонов, 1989). Некоторые растения обладают выраженной способностью поглдщать и накапливать свинец (выхлопные газы автомобилей) в своих листьях: каштан конский, клен остролистный, тополь пирамидальный, липа крупнолистна,/, береза пушистая, караган древовидные, а из трав - особенно одуванчик (Пименова, 1994). Также установлено, что выраженной способностью в аккумуляции фенолов (исходные продукты для получения синтетических смол) обладают бузика красная, Рис. 35. Схема механизма прогрессирующего накопления инсектицида (диэлдрика ) в пищевых цепях морских организмов (по Ф.Рамаду, 1981) 175
ВИД ИСЧЕЗАЮЩИЙ бирючина обыкновенная, сирень обыкновенная и др. Зеленые растения способны накапливать из воздуха и радиоактивные вещества, листья и хвоя деревьев могут извлекать из воздуха до 50% радиоактивного йода. Радионуклиды, попадая в окружающую среду, часто рассеиваются и разбавляются в водах, но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевым цепям ^биологическое накопление"). На рис. 36 показан процесс ?о,'опления стронция-90 по пищевым цепя** ч не- Мягкие ткани окуня 5 Мелкая рыба 1000 Донные осадки 200 Рис. 36. Накопление стронция-90 в трофических цепях небольшого канадского озера ПерчЛеик, получающего низкоактивные отходы (по Ю.Одуму, 19S6). Цифры указывают средние коэффициенты накопления относительно озерной воды, содержание стронция-90 в которой принято за 1 17G
ВИД ИСЧЕЗАЮЩИЙ большом канадском озере Перч-Лейк, принимающим низкоактивные отходы. Поскольку содержание радионуклида в воде принимается за 1, то его концентрация постепенно возрастает по пищевым цепям. В костях окуня и ондатры его содержание возрастает в 3000- 4000 раз по сравнению с концентрацией в воде. Это имеет существенные негативные последствия для живых организмов, включая и человека, и биосф^" в целом. Установлено, что коэффициент накопления стронция-90 в раковинах моллюсков днепровских водохранилищ относительно воды достигает 4800 (Францевич и др., 1995). Поэтому при оценке воздействия радионуклидов на среду необходимо учитывать эффект биологического накопления их живыми организмам» и последствия для естественных экосистем. ВИД ИСЧЕЗАЮЩИЙ находящийся под угрозой полного вымирания вид растений или животных, численность особей которого недостаточна для самоподдержания популяций в естественных условиях, а потому требующий особо тщательных специальных мер по охране, а иногда и по искусственному воспроизводству. Так, в Красную книгу СССР (т. 2, 1984) кроме редких видов помещены виды растений, находящиеся под угрозой исчезновения (жимолость странная, лилия кавказская, сирень венгерская, сосна меловая, тополь бальзамический, смородина уссурийская и др.). В первом томе приводятся виды животных, в частности млекопитающих, находящихся под угрозой исчезновения (статус категория 1): азиатский речной бобр, переднеазиатский леопард или барс, амурский леопард, гепард, горал, закавказский горный баран и др.; из птиц: красноногий ибис, мраморный чирок, орлан-белохвост, среднеземно- морский сокол, стерх, японский журавль, релик- 177
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ товая чайка, рыбный филин и др. Многие виды животных, имеющие высший статус (категория 1), также занесены в Международную Красную книгу. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ - потребление водных ресурсов для удовлетворения нужд населения, промышленности, сельского хозяйства и т.д. Различают: возвратное В. - с возвращением забранной воды в источник (промышленность, водохранилища, коммунальное хозяйство) и безвозвратное В. — с расходом ее на фильтрацию, испарение и т.п. (в основном сельское хозяйство). Хотя запасы речных вод невелики (всего 1200 км3 или 0,0001% объема всей гидросферы), но обладая значительной способностью к возобновлению и самоочищению, они обеспечивают основной объем потребляемой воды в быту и хозяйстве. Однако интенсивное развитие промышленности, сельского хозяйства, процесс урбанизации и др. привели к резкому увеличению водопотребления в мире (с начала века оно возросло в 7 раз). Это хорошо видно на рис. 37, где показана динамика водопотребления в мире по видам хозяйственной деятельности. На современном уровне 65% полного водопотребления (или 89% безвозвратного) в мире приходится на сельское хозяйство. Если в 1900 г. площадь орошаемых земель в мире составляла 47 млн га, то к 2000 г. она достигнет величины 347 млн га. За указанный период отмечена тенденция увеличения водопотребления в промышленности в два раза и соответственно снижение ее в сельском хозяйстве. Интересна динамика водопотребления по отдельным континентам, в частности к 2000 г. оно возрастет по сравнению с началом нынешнего века в Европе в 18 раз, в Северной Америке 12, в Азии - 8 раз и т.д. Причем наибольшая величина водопотребления приходится на Азию - 3140 км3/год (или 60% от общемирового), где располагаются основные орошаемые площади земного шара, на Северную Америку 796 ю^/год (более 15%), Европу - 673 кы^/год (13% от мирового водопотребления). 178
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ Объем и структура ° ао° мо °00 120° 1ао° 1S0° 2100 2400 з700 30в0 I t I 1 I I I t I I fr водопотребления 1940 Г- /84%Л W 60 км'/год 12 W< 1960 г- Л8%Л 1990 км'/год 17%^ 1970 г. /72%\ 2570 км'/год 1980 *• /б9%\ 3320 км'/год 22%^ 1990 г. 4130 км'/год Щ 24^ 2000 г. /63%> 5190 км'/год " 259 PL. Xlhy/Лъ км'/год I 1 :у/у^1<л □ YSS//iSSMS.'/*VS''S.-A Рис. 37. Динамика водопотребления в мире по видам хозяйственной деятельности. Слева - данные о полном водояотреблении (км3/год) и его структуре (%): I - водохранилища, 2 - коммунальное хозяйство, 3 - промышленность, 4 - сельское хозяйство Как видно из табл. 16, аналогичная ситуация характерна и для динамики водопотребления на территории бывшего СССР: в настоящее время водопотребление по сравнению с 1900 г. возросло более чем в 9 раз, при этом основным водопотреб- лением является сельское хозяйство (57%). Потребление воды на промышленные нужды составляет около 30%, на коммунальное хозяйство 8%. Несколько другая ситуация сложилась в России: так, водопотребление в 1991 г. составило 117 км3, из которых на нужды промышленности используется 53%, на сельское хозяйство - более 20%, на хозяйственно-питьевые нужды - 15% и т.д. На многих реках России водозабор превысил все допустимые нормы и сейчас составляет более 50% от среднего многолетнего стока (р. Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и др.). На р. Дон - водозабор составил 64%, причем более 60% его 179
ВОЗДЕЙСТВИЕ приходится на маловодный летний период. Это означает, что деградация водных объектов, особенно в пределах европейской части и на Урале, на юге России происходит в первую очередь за счет большого забора воды (Данилов-Данильян и др., 1994). 16. Динамика водопотребления по видам хозяйственной деятельности на территории бывшего СССР (по И.А. Шикломанову, 1988) ^одопотре- битель: Сельское хозяйство Промышленность Коммунальное хозяйство Водохранилища Общее (округлено) 1900 г. 41.6 26,4 1 од 1,6 0,6 0 0 44 28 1940 г. 79.6 47,6 10 1 3 0,8 0.5 0,5 93 50 1960 г. 92.4 48,6 29 3 5 1 6,6 6,6 133 71 1970 г. 130ffi 60,2 70 5 9,7 2 14,6 14,6 , 225 107 1980 г. 85,7 110 13 20,3 5,7 19,5 19,5 343 166 1990 г. 227,4 128,2 122 23,5 30 6,6 21.3 21,3 400 226 2000 г. 250.5 205,2 130 34 34 7 23.4 23,4 440 270 Примечание: в знаменателе в числителе - йолное водопотребление, - безвозвратные потери ВОЗДЕЙСТВИЕ непосредственное влияние хозяйственной деятельности человека на окружающую природную среду. Все виды .воздействий можно объединить в 4 типа: преднамеренное, непреднамеренное, прямое и косвенное (опосредованное). Преднамеренное воздействие происходит в процессе материального производства с целью удовлетворения определенных потребностей общества. К ним относятся: добыча полезных ископаемых, строительство гидротехнических сооружений (водохранилищ, оросительных каналов, ГЭС), вырубка лесов для расширения земледельческих площадей и для получения древесины и др. 180
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Непреднамеренное воздействие возникает побочно с первым типом воздействия, в частности, добыча полезных ископаемых открытым способом приводит к понижению уровня грунтовых вод, к загрязнению воздушного бассейна, к образованию техногенных форм рельефа (карьеры, терриконы, хвостохранилища). Строительство ГЭС сопряжено с образованием искусственных водохранилищ, которые воздействуют на среду: вызывают повышение уровня грунтовых вод, меняют гидрологический режим ^ек и т.д. При получении энергии из традиционных источников (уголь, нефть, газ) происходит загрязнение атмосферы, поверхностных водотоков, подземных вод и пр. Как преднамеренные, так и непреднамеренные воздействия могут быть прямыми и косвенными. Прямые воздействия имеют место в случае непосредственного влияния хозяйственной деятельности человека на среду, в частности ирригация (орошение) непосредственно воздействует на почву и изменяет все процессы, связанные с ней. Косвенные воздействия происходят опосредованно - через цепочки взаимосвязанных влияний. Так, преднамеренные косвенные воздействия - это применение удобрений и непосредственно влияние на урожайность культур, а непреднамеренные влияние аэрозолей на количество солнечной радиации (в особенности в городах) и т.д. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА на среду многообразно проявляется в прямом и косвенном воздействии на природные ландшафты (рис. 38). Наибольшие нарушения земной поверхности происходят при открытом способе разработки полезных ископаемых, на долю которого в нашей стране приходится более 75% объема горного производства.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Сокращение полезной площади земель Нарушение почвенного покрова Уничтожение растительности Создание техногенных форм рельефа (карьеры, отвалы, хвостохранилища и ДР-) Деформация грунтов и земной коры (при подземном способе) Изменение режима грунтовых вод Загрязнение атмосферы токсикантами Загрязнен*"» >"?верх- ностных и подземных водотоков Подтопление и заболачивание Повышенна уровня заболеваемости населения Рис. 3S. Основные типы воздействия горного производства на окружающую среду В настоящее время общая площадь земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых (уголь, железные и марганцевые руды, нерудное сырье, торф и др.)> а также занятых отходами горного производства, превысила 2 млн га, из которых 65% приходится на европейскую часть страны. Только в Кузбассе угольными карьерами сейчас занято более 30 тыс. га земель, в районе Курской магнитной аномалии (КМА) - более 25 тыс. га плодородных земель. Аналогичные примеры имеются и по западноевропейским странам (Германия, Румыния, Франция и др.), в частности в Великобритании открытая разработка полезных ископаемых привела к деградации сельскохозяйственных земель на площади 70 тыс. га'(из них более 25% занимают ка- 182
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА рьеры). Подсчитано, что при добыче 1 млн т железной руды нарушается до 640 га земли, марганцевой - до 600 га, угля - до 100 га (Певзнер, Костовецкий, 1990). Горное производство способствует уничтожению растительного покрова, возникновению техногенных форм рельефа (карьеры, отвалы, хвостохранилища ф пр.)> деформации участков земной коры (особенно при подземном способе добычи полезных ископаемых). Косвенные воздействия проявляются а изменении режима грунтовых вод, в загрязнении воздушного бассейна, поверхностных водотоков и подземных вод, а также способствуют подтоплению и заболачиванию, что в конечном итоге приводит к повышению уровня заболеваемости местного населения. Среди загрязнителей воздушной среды выделяется прежде всего запыленность и загазованность. Подсчитано, что из подземных горных выработок шахт и рудников ежегодно поступает около 200 тыс. т пыли; добыча угля в количестве 2 млрд т в год примерно из 4000 шахт в различных странах мира сопровождается выделением в атмосферу 27 млрд м3 метана и 17 млрд м3 углекислого газа. В нашей стране при разработке угольных месторождений подземным способом также фиксируется значительные количества метана и С02, поступающие в воздушный бассейн: ежегодно в Донбассе (364 шахты) и в Кузбассе (78 шахт) выбрасывается соответственно метана 3870 и 680 млн м3 и углекислого газа - 1200 и 970 млн м3. Горное производство негативно воздействует на поверхностные водотоки и подземные воды, которые сильно загрязняются механическими примесями и минеральными солями. Ежегодно из угольных шахт на поверхность откачивается около 2,5 млрд м3 загрязненных шахтных вод. При открытых горных работах в первую очередь исто- 183
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ щаются запасы высококачественных пресных вод. На карьерах Курской магнитной аномалии инфильтрация из хвостохранилищ препятствует снижению уровня верхнего водоноса горизонта на 50 м, что приводит к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию прилегающей территории. Губительно сказывается производство на режиме малых рек, в частности только в Донбассе в реках из-за сброса шахтных вод минерализация возросла в 2- 3 раза. Содержание взвешенных част::-; в 5-10 и более раз, сульфатов - в 3 раза и т.д. Отрицательно влияет горное производство и на недра Земли, так как в них захороняют отходы промышленного производства, радиоактивные отходы (в США - 246 полигонов подземного захоронения) и др. В Швеции, Норвегии, Англии, Финляндии в горных выработках устраивают хранилища нефти и газа, питьевой воды, подземные холодильники и др. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ - человек начал оказывать существенное влияние на гидросферу и водный баланс планеты. Антропогенные преобразования вод континентов уже достигли глобальных масштабов, нарушая естественный режим даже крупнейших озер и рек земного шара. Этому способствовали: строительство гидротехнических сооружений (водохранилищ, оросительных каналов и систем переброски вод), увеличение площади орошаемых земель, обводнение засушливых территорий, урбанизация, загрязнение пресных вод промышленными, коммунальными стоками и др. В настоящее время в мире имеется и строится около 30 тыс. водохранилищ (объемом каждое более 1 млн м3), объем вод которых превысил 6000 км3 (это 6 искусственных бассейнов, подобных Аральскому морю на 1960 г.). Но 95% этого объема приходится на крупные (объемом более 184
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ 100 млн м3) водохранилища (табл. 17). Из таблицы видно, что в мире имеется 2442 крупных водохранилищ, при этом их наибольшее количество приходится на Северную Америку - 887 (из них в США - 689) и Азию - 647 (из них в Индии - 202„ Китае - 147). На территории бывшего СССР было построено 237 крупных водохранилищ, в*том числе самое крупное в мире по объему вод долинное водохранилище Братское (объемом 169 км3) и второе в мире по площади зеркале Куйбышевское (5900 км2). 17. Число и полный объем крупнейших водохранилищ мира (по А .Б. Авакяну и др., 1987) Части света, материки, страны 1. Европа в том числе б. СССР Зарубежная Европа 2. Азия 1 в том числе б. СССР Зарубежная Азия Китай Индия 3. Африка в том числе Египет Гана 4. Северная Америка В том числе США Канада Мексика 5. Южная Америка в том числе Бразилия Аргентина Венесуэла 6. Австралия и Океания в том числе Австралия Всего в мире: ■■— —' Количество водохранилищ 512 132 380 647 105 542 147 202 115 2 1 887 689 140 140 211 92 1 32 16 70 60 2442 Полный объем водохранилищ (км3) 586,2 407,7 178,5 1536,3 765,6 770,7 237,3 226,9 884,7 149,0 148,7 1677,3 778,9 770,5 127,9 688,7 352,6 1 112,6 143,9 75,7 70,0 1 5448,9 185
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ В целом пока площади водохранилищ в мире составляют всего 0,3% земельных угодий, но при этом увеличивают устойчивый речной сток на 27%. Однако, крупные водохранилища также оказывают отрицательные воздействия на окружающую среду: изменяют режим грунтовых вод, их акватории занимают большие участки плодородных земель, приводят к вторичному засолению почв и т.д. Создание водохранилищ и крупных ГЭС оказало негативное влияние на режим многих речных систем, в частности, сооружение Волжско-Камского и днепровского каскадов превратило великие самоочищающиеся реки в непрерывные цепи гниющих рукотворных водоемов. 18. Системы переброски воды в России Канал иди гидротехни ческал система Канал им. Москвы | Вышеволоцкая система 1 Невиномысский канал ' Волго-Донской канал Большой Ставропольский канал Донской магистральный к анод Терско-Кумский канал Кубань-Калаусскал система Волга-Уводь, канал Волго-Балтийский водный путь Вазузская гидротехническая система : i Год ввода 1937 1946 1948 1952 1957 1958 1961 1962 1966 1966 1978 Длина, км 128 18 46 101 159 112 150 159 78 361 190 № 2,3 0,9 1,3 0,6 5,7 1.0 1,0 |1,6 0,2 1,2 0.8 Основное назначение Водоснабжение Транспорт Орошение Транспорт, орошение Орошение Орошение Орошение Орошение Водоснабжение Транспорт Водоснабжение 186
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОТНЫЙ МИР В России крупные водохранилища (90% из 237 в б. СССР), имеющие площадь зеркала 15 млн га, занимают около 1% ее территории, но из этой величины 60-70% составляют затопленные земли. В России созданы крупные системы переброски воды для целей водоснабжения и орошения (Данилов-Данильян и др., 1994). Их перечень приводится в табл. 18. Все эти гидротехнические сооружения привели к деградации речных экосистем, особенно рек европейской части, Урала, юга России, где сосредоточена тп^ько V* часть стока рек, а водозабор составляет 3Д от суммарного общего водозабора. В последние годы в нашей стране составлены схемы улучшения природно- технического состояния и благоустройства некоторых крупных водохранилищ и каналов. Это позволит уменьшить степень их неблагоприятного воздействия на окружающую природную среду. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОТНЫЙ МИР - животные вместе с растениями играют исключительную роль в миграции химических элементов, которая лежит в основе существующих в природе взаимосвязей; они также важны для существования человека как источник пищи и различных ресурсов. Однако хозяйственная деятельность человека сильно повлияла на животный мир планеты. По данным Международного союза охраны природы (МСОП), с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Исчезли такие животные, как тарпан, тур, сумчатый волк, европейский ибис, морская корова Стеллерова и др. Особенно пострадала фауна океанских островов: на Гавайских островах вымерло 60% всех видов птиц, а на Маскаренских - 86% местных видов птиц. В результате антропогенного воздействия на материках возросло количество исчезающих и редких видов животных (бизон, викунья, кондор и др.). В Азии угрожающе сократилась численность таких животных, как носорог, тигр, гепард, ло- 187
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОТНЫЙ МИР :д—а—г ' !■ in i ■ i ■ i in i'ii ■ и i | i ——a—s—~—as .= шадь Пржевальского и многих других. На о. Мадагаскар недавно выявлены 12 считавшихся вымершими и примерно 26 существующих видов лемуров, однако уничтожение лесов разрушает их среду обитания и ставит под угрозу исчезновения отдельные виды этих уникальных животных. Поэтому для сохранения лемуров и другой фауны на острове за последние годы созданы 12 комплексных заповедников (Мадагаскар, 1990). В России к началу нынелпчего века отдельные виды животных (зубр, речной бобр, соболь, выхухоль, кулан) стали редкими, поэтому для их охраны и воспроизводства были организованы заповедники. Это позволило восстановить популяцию зубра и значительно увеличить их численность (до 830 особей); всего в мире насчитывается более 2000 зубров, из них 80% сконцентрировано в Центральной Европе. За последние десятилетия увеличилась численность амурского тигра (на начало 80-х гг. она превысила 200 особей), белого медведя (только в Арктике насчитывают около 25000 особей), калана (на Курилах - до 5000 и на Камчатке - до 3000 особей) и др. (Вронский,'1989). Однако в последние годы на животном мире отрицательно сказывается чрезмерное применение минеральных удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве, загрязнение Мирового океана и др. антропогенные факторы. Так, в Швеции применение пестицидов привело к гибели прежде всего дневных и ночных птиц-хищников (сапсан, пустельга, орлан-белохвост, филин, ушастая сова и др.), погибают жаворонки, грачи, фазаны, куропатки и др. Аналогичная картина отмечается во многих западноевропейских странах. Поэтому при возрастающей антропогенной нагрузке многие виды животных нуждаются в дальнейшей охране и воспроизводстве. Проф. Б.Гржимек (1982), посетивший многие заповедники нашей страны, писал: 188
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗЕМНУЮ КОРУ "Первозданную природу надо беречь не меньше, чем мы бережем картины Рафаэля, Кельновский собор, индийские храмы; их при желании можно восстановить. Уничтожая или ставя под угрозу многие виды животных на Земле, люди обедняют тем самым не только окружающую нас Природу, но и себя самих'9. ♦ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗЕМНУЮ КОРУ - человек стал вмешиваться в жизнь земной коры, являясь мощным рельефообразующим фактор™. На земной поверхности возникли техногенные формы рельефа: валы, выемки, бугры, карьеры, котлованы, насыпи, терриконы и др. Отмечены случаи прогибания земной коры под крупными городами и водохранилищами, последние в горных районах привели к увеличению "естественной сейсмичности. Примеры таких искусственных землетрясений, которые были обусловлены заполнением водой котловин крупных водохранилищ, имеются в Калифорнии, США, на полуострове Индостан. Такой тип землетрясений хорошо изучен в Таджикистане на примере Нукерского водохранилища на р. Вахш. Когда в 1972 г. его наполнили до 100 метрового уровня, количество землетрясений возросло в несколько раз и достигло максимума именно в 1972 г. (133 случая). Иногда землетрясения могут вызываться откачиванием или закачиванием отработанных вод с вредными примесями глубоко под землю, а также интенсивной добычей нефти и газа на крупных месторождениях (США, Калифорния, Мексика). Наибольшие воздействия на земную поверхность и недра оказывает горное производство, особенно при открытом способе добычи полезных ископаемых. Как уже отмечалось выше, при этом способе изымаются значительные площади земельных угодий, происходит загрязнение окружающей среды различными токсикантами (особен- 189
ВОЗДЕЙСТВИЕ «А КЛИМАТ но тяжелыми металлами). Локальные прогибания земной коры в районах добычи угля известны в Силезском районе Польши, в Великобритании, США, Японии и др. В частности, в Донецком и Подмосковном угольных бассейнах величина прогибания составляет первые метры при глубине разработок 300-1000 м, а диаметр депрессий поверхности достигает сотен километров (Никонов, 1980). Человек геохимически изменяет состав земной коры, добывая в огромном количестве свинец, хром, марганец, медь, кадмий, молибден и др. Антропогенные изменения земной поверхности также связаны со строительством крупных гидротехнических сооружений. К 1988 г. во всем мире построено более 360 плотин (высотой 150-300 м), из них в нашей стране - 37. Суммарное воздействие веса плотин, а также процессы выщелачивания приводят к значительной осадке их оснований с образованием трещин (в основании плотины Саяно-Шушенской ГЭС отмечены трещины длиной до 20 м). Например, оседание оснований плотин Братской, Усть-Илимской ГЭС превышают 10 мм/год. Большая часть Пермской области ежегодно оседает на 7 мм, так как чаша Камского водохранилища (площадь 1915 км2, объем вод 12,2 км3) с огромной силон давит на земную кору. Максимальные величины и скорости просадки земной поверхности, вызываемые заполнением водохранилищ, значительно меньше, чем при добыче нефти и газа, больших откачках подземных вод (Варга, 1993). Для сравнения укажем, что японские города Токио и Осака из-за откачки подземных вод и уплотнения рыхлых пород за последние годы опустились на 4 м (при ежегодной скорости осадки до 50 см). Таким образом, только детальные исследования взаимосвязей природных и антропогенных рельефообразующих процессов помогут устранить нежелательные последствия воздействия хозяйственной деятельности человека на земную поверхность. 190
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА КЛИМАТ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА КЛИМАТ - в некоторых регионах земного шара в последние годы эти воздействия стали критическими и опасными для биосферы и для существования самого человека. По данным A.M. Рябчикова (1990), ежегодно в результате хозяйственной деятельности человека во всем мире поступление загрязняющих • веществ в атмосферу составило: диоксида серы - 190 млн т, оксидов азота - 65 млн т, оксидов углерода - 25,5 млрд т, хлорфторуглеролп*. (фреонов) - 1,4 млн т и т.д. Ежегодно при сжигании топлива кроме того выбрасывается более 700 млн тонн пылеватых и газообразных соединений. Все это приводит к увеличению концентрации в атмосферном воздухе антропогенных загрязнителей: моноксида и диоксида углерода, метана, -оксидов азота, диоксида серы, озона, фреонов и др. Они оказывают существенное воздействие на глобальный климат, вызывая негативные последствия (рис. 39): "парниковый эффект", истощение "озонного слоя", кислотные дожди, фотохимический смог и др., что более подробно будет рассмотрено при освещении данных терминов и понятий. Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к глобальному потеплению климата: средняя температура воздуха повысилась на 0,5-0,6° С (но сравнению с доиндустриальным периодом), а к началу 2000 г. это повышение составит 1,2°С и к 2025 г. может достигнуть 2,2- 2,5аС (Будыко и др., 1989). Для биосферы Земли такое изменение климата может иметь как отрицательные, так и положительные экологические последствия. К первым можно отнести: повышение уровня Мирового океана (современная скорость подъема вод составляет примерно 25 см за 100 лет) и его отрицательные последствия; нарушение стабильности **веч- ной мерзлоты" (увеличение протаивания грунтов, активизация термокарста и пр.) и др. К положительным факторам следует отнести: 191
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ увеличение интенсивности фотосинтеза, что может оказывать благоприятное влияние на урожайность многих сельскохозяйственных культур (хлопка, пшеницы, сорго, подсолнечника, сахарной свеклы и др.)> а в некоторых регионах - на ведение лесного хозяйства. Кроме того, такие изменения климата могут оказать воздействия на речной сток крупных рек, а значит и на водное хозяйство в регионах, в частности при потеплении на 2°С в целом, для Земли ,тчеличение стока составит около 18%. Проведены исследования по прогнозу изменения положения природных зон нашей страны при потеплении климата на 1,4°С и 2,2°С (Кобак, Кондрашева, 1992). Палеогеографический подход (с учетом климатов прошлого) к данной проблеме поможет дать прогноз изменений не только климатов, но и других компонентов биосферы в будущем (Вронский, 1993). Антропогенные измене' нпя в атмосфере Парнпко- |кы Л аффект'* Разрушение | слоя ojom* I 'Кислотные I лож д и 1 Фотохнмп- 1 ческий смог I Пониженная 1 видимость I атмосферы 1 ОслаСление самоочпще- ' ннп атмо- ( сферы Основные газовые примеси • атмосферном «оздухе | Моноок сид уг лсрода (СО) 1 ® Диоксид! углерода (С02) © Метан (СН ) Ф Моноок сид и диоксид азота (N0. N02) © © © В Оксид азота (N20) © 1« В ф ХФУ (фрео- ны) © © Оаои (03) © © В Рис, 39. Антропогенные загрязнители атмосферы и связанные с ними изменения в ней: ф - газ услиливает данный эффект; Q - газ ослабляет данный эффект ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ это пограничная полоса (типичный экотоп) между 192
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ сушей и морем, характеризующаяся современными и древними береговыми формами рельефа и своеобразными сообществами организмов. Состоит из приморья, береговой зоны и прибрежья (пляжи). Общая протяженность береговой линии Мирового океана достигает 777 тыс. км, причем распространенными являются аккумулятивные берега (28,4% от их общей длины)/ а также неизмененные или слабо измененные морем - 24% (Каплин, Леонтьев и др., 1991). Кроме того ч<\ земном шаре преобладают берега относительно погружающиеся (со скоростью 1-5 мм/год) и стабильные, что важно при рассмотрении экологических последствий парникового эффекта. С побережьями океана связана разнообразная и экономически важная хозяйственная деятельность человека, которая с каждым годом увеличивает антропогенные нагрузки на береговую зону практически во всех районах земного шара. Согласно оценкам ООН, к 2000 г. более 70% жителей мира будут сосредоточены в пределах узкой полосы побережий океана (шириной до 60 км). В настоящее время в этой зоне только портов (с грузооборотом более 10 млн т каждый) имеется около 100, среди них такие гиганты, как Роттердам и Иокогама (грузооборот более 150 млн т), Нью-Йорк» Лондон, Марсель, Антверпен (по 50-100 млн т) и т.д. Для строительства портов у моря отвоевываются акватории (Нидерланды, Япония). Человек, воздвигая в береговой зоне различные сооружения, значительно нарушает природные процессы, что как правило, ведет к отрицательным последствиям. Современный размыв берегов обусловлен как природными предпосылками, так и антропогенными причинами. По данным австралийского исследователя Э. Берда (1990), более 70% аккумулятивных берегов отступают в сторону суши со скоростью более 10 см/год, а около 20% песчано- галечных берегов - более чем на 1 м в год. Такое 7. Прякпдшм вколотая 193
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ преобладание эрозии на песчаных берегах обусловлено следующими факторами: 1) глобальное потепление климата и связанное с ним повышение уровня Мирового океана: 2) гидротехнические сооружения (буны, волноломы и т.п.), сильно способствующие размыву морских берегов; 3) добыча минерального сырья (песок, галька, коралловый материал для производства цемента и др.) в бетпювой зоне, приводящая к увеличению воздействия волн на берег и к истощению пляжей. Так, усиление абразии на кавказском побережье Черного моря связано главным образом с антропогенными причинами: сокращение стока рек за счет строительства плотин и водохранилищ, изъятие пляжевого материала для строительных целей, сооружение и расширение портов и т.д. Только за период 1940-1970 гг. с побережий Черного моря и из русел рек было вывезено более 30 млн м3 песка и гальки. С южной стороны Сочинского порта такой размыв протекал со скоростью до 4 м/год (был полностью уничтожен пляж шириной 30 м), что потребовало периодической искусственной отсыпки обломочного материала для стабилизации процессов в береговой зоне. Все шире применяются передовые методы защиты берегов - это создание отсыпных пляжей, которые сами по мере своего формирования становятся средством защиты побережий от размыва. В последние годы серьезную опасность вызывают резко возросшие антропогенные воздействия на береговую зону в тропических районах Мирового океана. Значительными темпами идет деградация растительного покрова морских побережий: в Индонезии, на Филиппинах, в Таиланде уничтожаются мангровые заросли для создания рисовых полей и прудов для разведения креветок. К 1982 г. на Филиппинских островах с целью созда- 194
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ ния рыболовных прудов было вырублено 200 тыс. га мангров, что равняется примерно 50% естественного их ареала (Линден, 1991). Аналогичные процессы деградации прибрежных лесов отмечены и в странах Карибского бассейна. Уничтожение мангров на морских побережьях привело к интенсификации почвенной эрозии, а значит'и к повышению мутности прибрежных вод, что отрицательно сказалось на коралловых постройках. Кроме того, в этих районах Мирового океана хищнические методы лова (применение взрывчатых веществ, различных ядохимикатов и пр.) уничтожают богатейший органический мир кораллов. Значительные разрушения прибрежных экосистем отмечены в Индии, Индонезии, на Мальдивских островах, на Филиппинах, где для производства цемента в качестве сырья используются коралловые сооружения. Например, на о. Шри-Ланка добыча кораллового известняка и песка в береговой зоне составляет ежегодно 10-15 тыс. тонн, что обеспечивает около 40% сырья для цементной промышленности. Негативные воздействия на прибрежные экосистемы океана оказывают также рекреационная деятельность и туризм, особенно на островах Индийского океана. Неумеренный сброс неочищенных сточных вод в прибрежную зону океана оказывает отрицательное влияние на природные ландшафты, нанося значительный материальный ущерб рыбной промышленности и Марикультуре. Поступление большого количества биогенных веществ в прибрежную зону часто вызывает "красные приливы". Поэтому в настоящее время по линии ЮНЕСКО и ООН осуществляется целый комплекс мероприятий по оптимизации методов природопользования и охраны морских побережий, особенно тропических районов Мирового океана. Э. Берд, возглавляющий Международную Комиссию по изучению морских берегов, отмечает, что "к счастью, многие люди, сея- 7* 195
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ занные с освоением побережий, начинают понимать природу изменений берега и стремятся искать приемлемые естественные средства решения проблем»" (Берд, 1990, с. 217). ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ (на примере южных морей России) - оно проявляется в ежегодном поступлении на экватории водоемов огромного количества загрязняющих веществ (нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества СПАВ, хлор.ипован- ные углеводороды, сульфаты, хлориды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.)- Все это вызывает в конечном итоге деградацию морских экосистем: эвтрофирование, снижение видового разнообразия гидробионтов, замена целых классов донной фауны на устойчивые к загрязнению, мутагенность донных осадков и пр. Результаты экологического монитора морей России позволили ранжировать последние по степени деградации экосистем (в порядке убывания масштабов изменений): Азовское - Черное - Каспийское - Балтийское - Японское - Баренцево - Охотское - Белое - Лаптевых - Карское - Восточно-Сибирское - Берингово - Чукотское моря (Израэль и др., 1993). Очевидно, что наиболее ярко негативные последствия антропогенного воздействия на морские экосистемы проявляются в южных морях России. Поэтому вкратце и рассмотрим экологические проблемы Азовского, Черного и Каспийского морей. АЗОВСКОЕ МОРЕ ^ Площадь водоема составляет 37 тыс. км2; объем около 300 км3, наибольшая глубина 13 м. Несколько десятилетий назад Азовское море было самым продуктивным водоемом земного 'шара, чему способствовали его физико-географические особенности. Антропогенные воздействия на водоем начались с 1952 г. после ввода Цимлянского гидроузла и затем* строительства Краснодарского во- 196
АЗОВСКОЕ МОРЕ дохранилища. Это привело к тому, что приток пресных вод в Азовское море уменьшился более чем на 15 км3, а в результате произошло увеличение солености его вод (до 13-14 промилле и более). В связи с сооружением Цимлянского водохранилища коренным образом изменился водный режим р. Дон, причем доля всего весеннего стока в годовом ходе уменьшилась с 78 до 47%, а вероятность затопления поймы - более чем в 2 раза по сравнению с периодом естественного режима ре*"м Это ухудшило условия осетровых и других ценных пород рыб в русле реки, и в конечном счете привело к сокращению рыбопродуктивности Азовского моря. Только за период 1952-1975 гг. недолов ценных видов рыб (осетровых, судака, леща и др.) составил 4,6 млн тонц, В последние годы резко возросло загрязнение вод Азовского моря вредными компонентами, в частности только в 1991 г. на его акваторию поступило около 6 т нефтепродуктов, 1416 т сульфатов, 2319 т хлоридов и т.д. Возросло содержание в водной среде пестицидов, поступающих из оросительных систем (в р. Кубань их содержание превышает в 25-55 раз нормативы), а также различных биогенных веществ. Это вызывает массовое цветение сине-зеленых водорослей, что резко снижает содержание растворенного кислорода и приводит к массовой гибели от токсикоза судака и осетровых рыб, и даже дельфинов (Шеховцов, 1990). Особенно загрязнены вредными веществами прибрежные районы вблизи крупных промышленных центров, в частности, в районе Мариуполя максимальные концентрации нефтепродуктов в 150 раз превышали установленные нормы, в Керченском проливе фенолов в 34 раза и т.д. Также осложнило экологическую ситуацию в Азовском море появление пришельца из Черного моря гребневика (родственника медузы), био- 197
ЧЕРНОЕ МОРЕ масса которого в 1989 г. превысила 18 млн т. Он, питаясь главным образом фитопланктоном, почти полностью подавил кормовую базу хамсы и тюльки, поэтому вместо обычно добываемых 50- 70 тыс. т тюльки её уловы в 1990 г. составилЬ всего 112 т. Для улучшения экологического состояния Азовского моря прежде всего необходимо увеличить приток пресных вод, прекратить сброс неочищенных сточных вод, уменьшить поступление биогенов, пестицидов и т.д. (Впочский, 1995). ЧЕРНОЕ МОРЕ Его площадь 422 тыс. км2, объем вод 555 тыс. км3, наибольшая глубина - 2210 м. Интенсивная хозяйственная деятельность в бассейне Черного моря привела к появлению ряда сложных экологических проблем. Это прежде всего синдром морского эвтрофирования, связанный с резким увеличением поступления с речным стоком биогенных веществ (фосфатов, нитратов и др.). С водосбора Дуная, Днестра и Днепра в среднем за год поступает 280 км3 пресных вод (85% всего притока пресных вод), в которых за период 1960- 1985 гг. концентрация фосфатов увеличилась с 10 до 200 мкг/л, нитратов - с 20 до 100 мкг/л. Это привело к массовому "цветению" водорослей, к уменьшению содержания растворенного кислорода, к гибели бентосных организмов. Хроническими стали "красные приливы" в прибрежных водах Болгарии, Румынии (между 1983 и 1988 гг. здесь было отмечено более 20 "красных приливов"). Особенно интенсивно идут процессы эвтрофирования в мелководной северо-западной части Черного моря, что вызвало снижение запасов мидий (здесь сосредоточено 90% мидий водоема) и промысловой водоросли (филлофоры). Значительно загрязнение акватории Черного моря вредными веществами, в том числе нефтепродуктами, которых лишь в 1991 г. (на отрезке побережья от Ана- 198
ЧЕРНОЕ МОРЕ пы до Сочи) поступило свыше 44 т. После катастрофы на Чернобыльской АЭС произошло загрязнение вод Черного моря радионуклидами (строн- ций-90, цезий-137, цезий-134 и др.) (Водные ресурсы, 1993, т. 20, № 3). Химическое загрязнение акватории Черного моря негативно сказывалось на его биоте, что привело к# резкому уменьшению в 70-х гг. запасов рыбы, а их экологическую нишу заняла медуза аурелия. Имея обильную пищу и не встречая конкурентов, она быстро разгласилась, населяя поверхностный слой воды (до глубины 40-60 м). В начале 80-х гг. ее биомасса во всем водоеме достигала 400 млн т, причем их количество мало менялось, и такое более или менее биологическое равновесие продолжалось до 1988 г. Весной 1988 г. в открытой части и у побережий Черного моря широко распространился чужеморец гребневик мнемиопсис, занесенный с балластными водами из портов атлантического побережья США. Этот активный хищник питается веслоногими рачками, личинками и икрой рыб; только за год биомасса фито- и зоопланктона сократилась в 10-20 раз, а также уменьшилось количество аурелии. Массовое размножение гребневика привело к тому, что в 1989 г. его общая биомасса в Черном море достигла 800 млн т, сильно подорвав пищевую базу рыб. Так, в 1989 г. уловы ставриды упали со 115 до 3 тыс. т, резко сократился вылов хамсы и др. (Природа, 1993, № 9). В последние годы в Черном море зафиксирована опасная тенденция повышения границы сероводородной зоны и ее аномально высокое (до 50-60 м) положение на отдельных участках акватории. За три десятилетия граница анаэробной зоны поднялась примерно на 40 м, причем подъем соленых глубинных вод, обогащенных сероводородом и биогенными веществами (азотом, фосфором), может отрицательно повлиять на всю экосистему Черного моря. 199
КАСПИЙСКОЕ МОРЕ КАСПИЙСКОЕ МОРЕ Это крупнейший бессточный водоем Земли (площадь - 371 тыс. км2, объем вод - 76 тыс. км3, наибольшая глубина - 1025 м), который еще уникален и тем, что в нем обитают древнейшие представители хрящевых рыб - осетровые (осетр, белуга, севрюга, шип). Богат водоем и другими ценными породами рыб (судак, вобла, сазан, лещ и др.). В Каспии в довоенные года ежегодно вылавливали до 6 млн центнеров ценнмх промысловых рыб. Однако с начала 20-х гг. в бассейне Каспия резко возросли антропогенные нагрузки: строительство каскада ГЭС и водохранилищ, зарегулирование стока рек, рост безвозвратного водопо- требления на хозяйственные нужды, химическое загрязнение и т.д. До зарегулирования стока в бассейне Волги объем весеннего стока в низовьях составлял в среднем около 150 км3 (60% годового стока), что создавало благоприятные условия для нерестилищ осетровых рыб. Резкое уменьшение стока Волги (за период. 1966 - 1990 гг. летом до 60 км) привело к сокращению^ нерестилищ почти в 9 раз, что сказалось на воспроизводстве осетровых рыб. Отрицательное воздействие на биоту Каспия оказывает также химическое загрязнение, и прежде всего нефтепродуктами; только в 1991 г. реки принесли в водоем около 55 тыс. т. Значительная часть токсикантов на акваторию Каспийского моря приносится воздушным путем, в частности, только города Поволжья ежегодно выбрасывают в атмосферу около 1 млн т вредных веществ, или 27% всех выбросов в нашей стране (Зубарева, 1994). Все это привело к тому, что за последние 30 лет убытки рыбного хозяйства Вол- го-Каспийского региона составили около 260 тыс. т недовыловленной рыбы. Особую актуальность приобрела проблема колебания уровня Kerenия, связанная с решением ряда 200
КАСПИЙСКОЕ МОРЕ народно-хозяйственных вопросов региона. Так, резкое падение уровня водоема началось с 1929 г. и продолжалось до 1977 г., достигнув наинизшей отметки - минус 29,02 м за пять столетий. Однако Каспий преподнес своеобразный сюрприз... Его уровень с 1978 г. начал быстро повышаться и к настоящему времени эта реличина cocfaB^ia более 2,0 м. Большинство исследователей считают основной причиной такого катастрофического подъема уровня Каспия климатические факторы, приведшие к изменению приходно-расходной части водного баланса моря. Например, в период падения уровня (1970-1977 гг.) средний сток рек в Каспий составлял ежегодно 240 км3, в период 1978 - 1990 гг. - 307 км3. Подсчитано, что за период подъема уровняг в Каспкй ежегодно в среднем поступало на 52 км3 больше вод, чем ее испарялось и стекало в Кара-Богаз-Гол, что соответствовало росту уровня на 14 см/год (Тренин и др., 1991). Однако существуют и другие точки зрения, в частности, геологическая - подъем уровня водоема связан с антропогенным воздействием на земные недра Прикаспия (добыча нефти и газа, подземные взрывы с целью создания емкостей под землей и пр.). Все эти процессы привели к образованию восходящих потоков подземных вод, причем это максимум (до 40-60 кыР/год) пришелся именно на 1978-1979 гг. что и послужило толчком к феноменальному подъему уровня вод Каспийского моря (Голубов, 1994). Такое катастрофическое поднятие уровня Каспия привело к возникновению сложных народно- хозяйственных проблем. Интенсивно затапливает» ся прибрежная зона (в некоторых районах до 30 км), каспийскими водами заливаются населенные пункты, портовые сооружения, сельскохозяйственные угодья, нефтепромыслы и пр. Существенно осложнилась добыча нефти на морских 201
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРЕСНОВОДНЫЕ ВОДОЕМЫ месторождениях, где разрушаются эстакады и нефтепромысловое оборудование. На некоторых крупных нефтегазовых месторождениях на восточном побережье Каспия начато строительство защитных дамб. Для решения вышеназванных экологических проблем южных морей России в рамках специальной Программы комплексного экологического мониторинга океана (МОНОК), которая разработана в институте глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, уже проводятся широкие исследования с целью прогноза состояния природной среды в бассейнах Азовского, Черного и Каспийского морей. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРЕСНОВОДНЫЕ ВОДОЕМЫ - в последние десятилетия на них резко усилился антропогенный стресс, проявляющийся в основном в их загрязнении: городские и промышленные сточные воды, воды с сельскохозяйственных полей (пестициды), атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха загрязнителей промышленного происхождения и т.д. Поступление в озера значительных количеств биогенных веществ (азота, фосфора и пр.) привело к антропогенному эвтрофиро- ванию даже крупнейших озер земного шара. 19. Морфометрические данные крупнейших озер мира и России* Название Байкал Верхнее Гурон Мичиган Эри Онтарио Виктория ^^ Площадь, кв. км 31500 82103 59600 57441 25667 19554 69000 Наибольшая глубина, м 1620 393 229 281 64 236 92 Атлас географический справочный. М., 1987. 202
ВЕЛИКИЕ АМЕРИКАНСКИЕ ОЗЕРА Название Танганьика Ньяса Ладожское Балхаш Онежское Женевское Балатон Площадь, кв. км 34000 30800 17700 ' 18300 9720 581 L 600 Наибольшая глубина, м 1435 706 230 26 . 127 310 12 Озера на земном шаре занимают около 2,7 млн км2, или 1,8% площади всей суши. В табл. 19 приведена морфометрическая характеристика крупнейших озер мира и России. В нашей стране располагаются: самое глубокое озеро Байкал (1620 м) и самое большое по площади водного зеркала - Каспийское озеро-море (371 тыс. км2). Рассмотрим вкратце экологические проблемы Великих Американских озер и крупных озер России. ВЕЛИКИЕ АМЕРИКАНСКИЕ ОЗЕРА На их долю приходится 18% запасов пресных вод на планете, их площадь около 250 тыс. км2, для 75% населения США и Канады - на сегодня единственный источник питьевой воды. Антропогенные воздействия на эти водоемы привели к возникновению двух проблем: эвтрофирование и токсическое загрязнение вод. Сброс большого количества биогенов в озера послужил толчком к массовому размножению синё-зеленых водорослей, которые начали вытеснять диатомовые, что в конечном итоге привело к изменению состава ихтиофауны. В лидеры по численности вышла американская селедка, вытеснив наиболее ценные породы рыб (сига, головня, хариуса и др.). Помимо биогенов в водоемы стали поступать в значительных количествах загрязняющие компоненты (пестициды, тяжелые металлы, фенолы и др.). Все это повлекло снижение уловов рыбы: в 1889 г 203
ВЕЛИКИЕ АМЕРИКАНСКИЕ ОЗЕРА было здесь выловлено 320 тыс. т высокосортной рыбы, а в 1989 г. - 240 тыс. т, но уже в основном низкосортной. В настоящее время форель в про- мыслово значимых количествах встречается лишь в оз. Верхнее. Деградация ихтиофауны в результате снижения качества воды обусловила практически полное исчезновение из ряда береговых районов оз. Мичиган, Гурон и Верхнее некогда весьма многочисленных популяций норки и выдры. Токсическое загрязнение вод отрицательно сказалось и на орнитофауне, особенно на видах птиц, питающихся рыбой. В этой связи США и Канада в конце 70-х гг. начали комплексные исследования по уменьшению антропогенного воздействия на экосистему Великих Американских озер. В частности, под контроль был взят процесс эвтрофирования, значительно сократилось поступление в водоемы фос- форорганических пестицидов, для всех вредных производств были установлены предельные нормы сброса загрязняющих веществ, на целлюлозно- бумажных предприятиях были сделаны отстойники для сбора тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, хрома) и т.д. (Кондратьев, Поздняков, 1993). Это позволило в какой-то степени несколько улучшить экологическую ситуацию в районе озер. Так, оз. Гурон в настоящее время находится в хорошем экологическом состоянии (олиготрофный статус), такой же статус сохранило оз. Верхнее, и в оз. Ойтарио - процессом эвтрофирования охвачены лишь прибрежные воды. Однако все признаки эвтрофирования и токсикации имеют оз. Мичиган и Эри, в частности, в некоторых районах Мичигана в донных осадках фиксируются огромные количества токсичных веществ (нефтепродукты, ртуть, ДДТ, фенолы, тяжелые металлы), что сказывается на болезнях рыб (опухолевые патологии). Таким набдром загрязнителей характеризу- 204
ВЕЛИКИЕ АМЕРИКАНСКИЕ ОЗЕРА ■ i I. i i ■ i . . "II Li -^==заяд ются и донные осадки о. Эри, поэтому, как правило, выловленная рыба - непригодна в пищу. Аналогичные антропогенные процессы охватили и некоторые озера Европы - Женевское и Балатон. Так, Женевское озеро до 1950 г. было оли- готрофным (отсутствовал избыток биогенных веществ), а после 1950 г. - етало эвтрофным. В озеро с речным стоком стали поступать с сельскохозяйственных угодий огромные количества азотистых удобрений и пестицидов, воздушным путем - соединения фосфора и тяжелые металлы. Если в 1854 г. в Женевском озере, когда его посетил русский поэт Ф.И. Тютчев, прозрачность достигала 10 м, то сейчас в отдельных районах - едва 1 м. Обилие органики вызвало усиленное размножение планктона, ухудшило'сь качество воды, почти в 5 раз уменьшилось содержание кислорода и т.д. Изумительное озеро начало приобретать молочно- зеленый цвет умирающего водоема. Поэтому разработан проект с участием Франции по спасению Женевского озера или Лемана (так его называют в Швейцарии), чтобы вернуть к началу нового тысячелетия изначальный цвет воды. Аналогичная судьба постигла и оз. Балатон в Венгрии, где основной причиной неблагополучия послужила активная рекреационная деятельность. Строительство отелей и кемпингов на его берегах для приема иностранных туристов привело к резкому увеличению поступления в водоем биогенных веществ (фосфора и азота). Это значительно ухудшило качество воды, привело к массовому цветению водорослей, к развитию нежелательных макрофи- тов и пр. Поэтому в Венгрии создан Координационный совет, который разработал план мероприятий по спасению национальной гордости страны до 2010 г. В последние годы резко возросли нагрузки на пресноводные водоемы нашей страны, в частности в 1991 г. в России суммарная масса загрязните- 205
лей, поступающих в водоемы, составила более 21 млн т, из которых основную часть образуют сульфаты, хлориды и взвешенные вещества. Ежегодно в озера поступает более 330 тыс. т азота, более 30 тыс. т нефтепродуктов, 11 тыс. т СПАВ и др. Это влечет деградацию многих озерных экосистем России, включая даже самые крупные водоемы, как Байкал, Ладожское и др. БАЙКАЛ - это уникальное явление на нашей планете; самое глубокое озеро мира, в нем сосредоточено 20% мировых запасов пресных вод и более 80% страны, из более чем 2630 видов растений и животных почти 2/з эндемичны и т.д. Название имеет много значений, но чаще всего встречаются: с тюркского "богатое озеро", по-тунгусски "море". А.П. Чехов писал: "Байкал удивителен, и не даром сибиряки величают его не озером, а морем...". Объем вод - 23 тыс. км3 - это больше чем в Великих Американских озерах (Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио), вместе взятых. И несмотря на его уникальность, человек стал оказывать отрицательные воздействия на экосистему Байкала. Строительство Иркутской ГЭС на р. Ангаре превратило оз. Байкал в водохранилище частично многолетнего регулирования и нарушило естественные гидрологические процессы в водоеме. Уровень воды в озере поднялся на 0,73 м, что изменило температурный режим прибрежных мел- ководиц, усилилась переработка берегов, подтопление устьевых участков повлекло - усиление процессов заболачивания и т.д. В результате повышения уровня на 23 км3 повысились запасы воды в озере, а водная поверхность увеличилась на 475 км2 (Верболов и др., 1992). Хотя некоторые ГРЭС переведены на оборотное водоснабжение, что уменьшило сброс сточных вод в озеро с 757 млн м3 (1985 г.) до 252 млн м3 в 1988 г., однако 40% от общего объема загрязнен- 206
БАЙКАЛ ных вод поставляет Байкальский ЦБК (Селенгин- ский ЦКК - дает 12 млн м3 или 6%). Ежегодно в озеро поступает более 700 т нитратов, из которых почти 500 т приходится ira городскую канализацию г. Улан-Уде, 13 тыс. т хлоридов (из них 50% Байкальский ЦБК) (Мониторинг, 1991). Также огромны поступления вредцых веществ из атмосферы, которые дают промышленные предприятия и автотранспорт (табл. 20). 20. Выбросы вредных веществ в атмосферу некоторых городов Прибайкалья от стационарных источников и автотранспорта (тыс. т/год)* Города Байкальск Северобапкальск Нижйеангарск Селенгинск Каменск Пыль 20 4,9 1,0 30 13^5 Диоксид серы 8,2 0,8 0,3 3,5 12,1 Монооксид углерода 2,2 7,7 1,6 8,3 5,8 Оксид ы азота 1,8 0,5 0,1 0,8 0,4 Углсво дороды 0,1 0,8 - 2,7 0,1 Всего 32,3 14,6 3,0 45,3 __3!*_?_ Как видно из табл. 20, наибольшие количества взвешенных частиц (пыли) дает Селенгинский ЦКК 30 тыс. т/год и Байкальский ЦБК 20 тыс. т/год. Значительно загрязнение атмосферы в районе Байкала тяжелыми металлами (кадмий, свинец, никель, медь и др.). На акваторию водоема ежегодно поступает 8400 т нефтепродуктов, в том числе с речным стоком - 5700 т, из атмосферы - 700 т, от водного транспорта, БАМ - около 2000 т и т.д. Значительны поступления на акваторию озера из атмосферы углеводородистых соединений (промышленные предприятия, ТЭЦ, транспорт) - до 3056 т/год (в среднем 0,1 т/км2), причем их максимум (1539 т/год) осаждается но Мониторинг состояния озера Байкал. Л., 1991. 207
ЛАДОЖСКОЕ ОЗЕРО водную поверхность южного Байкала (Снытко, Афонина, 1994). Даже этот неполный перечень загрязняющих веществ показывает какую колоссальную антропогенную нагрузку несет это уникальное озеро. Вероятно, только его размеры и огромный объем водной массы, способность биоты участвовать в процессе самоочищения и не позволяют полностью деградировать данной природной экосистеме. В результате такого антропогенного стресса в Байкале происходит обеднение гидробионтов и уменьшение их первичной продукции, отмечено уменьшение биомассы зоопланктона, понижение иммунитета водных животных, в частности, зимой 1987-1988 гг. в водоеме от вируса погибло около 2000 особей байкальской нерпы, отмечается патология у рыб и др. В последние годы для постоянного контроля создан специальный орган - Межведомственная комиссия по наблюдению за состоянием бассейна Байкала, уже много лет решается проблема перепрофилирования Байкальского ЦБК на мебельное производство, начата организация новых заповедников и т.д., но все эти мероприятия пока не могут полностью решить экологическую проблему Байкала. Необходимы срочные кардинальные меры по улучшению создавшейся ситуации в бассейне оз. Байкал. ЛАДОЖСКОЕ ОЗЕРО Где моя Россия начиналась? На лугу и в поле за отрадой. Чем моя Россия умывалась? Ладожскою чистою водой. А. Прокофьев Ладожское озеро - самый крупный водоем Европы; но с начала 60-х годов слова А. Прокофьева больше напоминают мечту - водоем стал подвергаться интенсивному антропогенному воздействию (Волховский алюминиевый завод, привнос с сель- 208
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА РЕЧНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ хозугодий значительных количеств удобрений и пестицидов, атмосферный привнос на акваторию тяжелых металлов и т.д.)» На акваторию водоема ежегодно поступает до 3424 т железа, т.е. больше чем в Онежское и оз. Мичиган (соответственно 1603 т и 2770 т). По данным Р.И. Голоудина и др. (1992), в течение ряда лет# ПриозерскиГт ЦБК сбрасывал неочищенные промышленные стоки в Ладогу (в 1986 г. - он был приостановлен). Дно водоема покрыто черной железообразной м^^ой, содержащей ароматические углеводороды, канцерогенные вещества и пр., объем этой массы на дне озера оценивается в 34000 м3, превратив его в безжизненную поверхность. Поступление в озеро биогенных веществ (прежде всего фосфора) привело к интенсивному эвтрофированию, что значительно уменьшило способность водоема к самоочищению. Все это вызвало глубокую перестройку экосистемы водоема. Так, площади макрофитов возросли на 10-15%, при чем именно тех, которые весьма требовательны к биогенным соединениям (рогоз узколистный, уруть колосистая, нимфейные). Сильно расширился ареал ряски маленькой, единственного вида из макрофитов, активно развивающегося прямо на промстоках Приозерного ЦБК. Идет процесс зарастания литорали Ладоги, но в местах промстоков происходит гибель растительности (Водные ресурсы, 1992, № 2). ВОЗДЕЙСТВИЕ НА РЕЧНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ оно особенно возросло в последние десятилетия в связи с антропогенными факторами. Так, во многих речных системах (Миссисипи, Рейн, Сена, Дунай, Одер и др.) отмечена тенденция увеличения концентрации ионов натрия, калия, магния, хлора и др., а также содержания тяжелых металлов, радионуклидов. Результаты Международной комплексной экспедиции "Голубой Дунай - 90" пока- 209
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА Р€ЧНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ зали, что даже Дунай - одна из крупнейших рек мира испытывает сильные антропогенные нагрузки. Постепенно увеличивается сброс сточных вод, который к 2000 г. может достигнуть величины 76 км3, т.е. возрастет в 1,4 раза по сравнению с 1985 г. Отмечены значительные концентрации тяжелых металлов (железо, цинк, медь, свинец, никель, кобальт, кадмий) в донных осадках Дуная. Повышенные концентрации токсикантов (полиароматические углеводороды, пестициды, нефтепродукты, фенолы и пр.) ухудшают микробиологические характеристики качества дунайской воды, которая в районе крупных промышленных центров приобретает мутагенные свойства. Во всех исследованных беспозвоночных и рыбах Дуная выявлены стойкие пестициды (ДДТ и его метаболиты), которые накапливаются в высших звеньях трофических цепей. По уровню накопления токсичных веществ рыб можно расположить в такой убывающий ряд: плотва - густера - стерлядь - рыбец (Водные ресурсы, 1993, т. 20, № 4). Результаты проведенных исследований показали, что санитарно-биологическое состояние крупнейшей реки Европы - Дуная находится на пределе его природных возможностей. Аналогичная ситуация сложилась и на речных системах нашей страны. Современное гидроэнергетическое строительство на крупных реках сильно нарушило их естественный режим. Так, Волжско- Камский каскад включает 10 ГЭС, Днепровский каскад - 6 ГЭС на Днепре, много построено ГЭС на сибирских реках (Ангара, Енисей). Все это сильно изменило гидрологический режим, гидрохимические составляющие (уменьшился химический и биогенный сток), изменилась величина годового стока, длина рек, устьевые зоны и т.д. По данным С.Л.Венд- рова (1986) после постройки каскада ГЭС длина Волги сократилась на 160 км (с 3690 до 3530 км), а Камы - даже на 307 км (сейчас ее длина 1723 км, причем устье 210
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА РЕЧНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ последней сместилось вверх по течению и теперь она впадает в подпертое водохранилище. Особенно возросли антропогенные нагрузки на основную речную артерию европейской части России - Волгу, которая превратилась в систему слабопроточных водохранилищ. В нее впадает более 2600 рек, которые ежегодно приносят' около 23 млрд м3 неочищенных стоков (нефтепродукты, ядохимикаты, тяжелые металлы и др.)» около 300 млн т твердых частиц; только о тисовых полей Астраханской области в нее сливается около 600 т пестицидов (Будьков, 1994). Значительное количество вредных веществ поступает с Астраханского газохимического комплекса (до 1-2 млн т сернистого газа ежегодно). До строительства плотин волжская вода от Рыбинска до Волгограда доходила за 50 суток (в половодье - за 30), а в настоящее время - за 450-500 суток. Все это привело к тому, что самоочищаемость Волги снизилась в десятки раз. После аварии в 1986 г. на Чернобыльской АЭС радионуклидами загрязнены бассейны Днепра, Днестра, Дуная и Волги. Результатом неразумной хозяйственной деятельности человека стало резкое ухудшение воспроизводства ценных видов рыб, уменьшение их запасов и объемов вылова. Если в 1956 г. общий вылов рыбы в Волжско-Каспийском бассейне составлял 280 тыс. т, то в 1988 г. - всего 76,5 тыс. т. Вылов леща за три десятилетия сократился в 4,5 раза, воблы - в 8 раз, сельди - в 16 раз, судака в 2,5 раза. Аналогичные ситуации отмечаются в бассейнах рек Дона и Москвы, воды которых загрязнены нефтепродуктами, фенолами, тяжелыми металлами, пестицидами и другими токсикантами; процесс эвтрофирования особенно интенсивно идет в р. Москва, где резко увеличилось количество цианобактерий, ухудшилось качество воды, и она стала похожей на "цветущий водоем". Интенсивное хозяйственное освоение горно- 211
ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТА таежных районов Сибири, Урала, северо-востока страны, Алтая, Саян в связи с разработкой и добычей полезных ископаемых (нефть, газ, золото, ртуть, полиметаллы и др.)» со строительством горно-обогатительных комбинатов и лесоразработок повлекло сильное загрязнение рек взвесями, металлами, нефтепродуктами, промышленными и бытовыми стоками. Деградация некоторых экосистем горных рек Сибири привела к уничтожению нерестилищ хариуса (из *»*м. лососевых) и исчезновению этой ценной породы рыб в них. Загрязнение главных рек - постоянных путей миграции хариуса, затрудняет и часто перекрывает вход его в малые реки места нерестилищ. На реках с медленным течением восстановление положительной экологической обстановки происходит лишь в течение 5-10 лет. Повторный заход хариуса в горные реки после ликвидации источников загрязнения - показатель восстановления чистоты и, главным образом, кормовой базы хариуса, являющегося хорошим биоиндикатором техногенного загрязнения горных рек Сибири (Тайсаев, 1992). Еще в большей степени от загрязнения страдают малые реки (длиной не более 100 км, или с водосборной площадью не более 2000 км2), которые составляют более 90% общего числа рек страны. Наиболее типичны две причины их деградации: нерегулируемый лесосплав и интенсивная антропогенная эрозия почв. Первая - приводит к гибели преимущественно таежных рек, а вторая - способствует заилению малых рек степной, лесостепной и отчасти юга лесной зон. Другие причины деградации рек (чрезмерный водозабор, неправильное проведение лесомелиоративных работ и др.) имеют локальный характер. Вообще, малые реки - наиболее уязвимые звенья в речных экосистемах (небольшая протяженность и водоносность, невысокая транспортная способность), отсюда и их 212
ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТА особая чувствительность к антропогенным нагрузкам. По данным В.Н. Голосова и Н.Н. Ивановой (1993), установлена четкая тенденция увеличения темпов отмирания малых рек от лесной зоны (в среднем 0,16% суммарной протяженности в год) к лесостепной (0,20%) я степной (0,54%). Особенно растут темпы отмирания малых рек в степной зоне Зауралья, чему еще бпособствуют процессы опустынивания. Быстрое заиление малых рек, происходящее по всей зоне интрчсивного сельскохозяйственного освоения, крайне негативно влияет на состояние окружающих ландшафтов. Имеющийся опыт показывает, что в условиях интенсивного развития промышленности и сельского хозяйства, урбанизации вполне возможно сохранять в оптимальном состоянии экосистемы малых рек, но только при условии чрезвычайно жесткого природоохранного режима. Трудно оценить красоту Средней России, понятой Левитаном, Тютчевым, Фетом, Паустовским, Есениным и другими великими людьми, родившимися и творившими в небольших селах и усадьбах, обязательно расположенных на необыкновенных малых речушках... И как здесь не вспомнить слова А.А. Фета: "Меж селеньем и рощей нагорной Вьется светлою лентой река..*9 ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТА на окружающую среду непосредственное влияние транспорта на природную среду путем шумового загрязнения (особенно в городах) и загрязнения вредными компонентами (окись углерода, углеводороды, окиси азота и др.)« В отработанных газах автомобилей содержится около 280 вредных веществ, некоторые из них обладают канцерогенными свойствами. Беспокойство вызывает неуклонное увеличение мирового парка автомобилей: в 1950 г. их было 48 млн шт. в 1970 г. - 181, в 1980 г. более 320, а в 2000 г. их будет более 550 млн шт. 215
ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТА Они сжигают сотни миллионов т невозобновимых запасов нефтепродуктов, в частности только в Западной Европе автомобили (с двигателем внутреннего сгорания) потребляют около 45% всей расходуемой нефти. Выхлопные газы - одна из причин образования городских фотохимических смогов* кислотных осадков, а также роста количества респираторных заболеваний, особенно среди населения крупных городов. В ряде зарубежных стран (Франция, Германия, США и др.) автотранспорт дает до 50-60% всего загрязнения атмосферы (в нашей стране - около 40%). Причем среди различных транспортных средств именно автомобили выбрасывают наибольшее количество вредных компонентов. Например, в США (середина 80-х годов) среди вредных выбросов доминировал оксид углерода (ежегодно 96 млн т), из которых на автотранспорт приходилось (включая шоссейные средства) более 66 млн т.; на морской транспорт - 1,5; авиационный - 1,0 и на железнодорожный - всего 0,3 млн т (Защита атмосферы..., 1988). В нашей стране особенно вйелик вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна крупных городов, в частности, в Москве на него приходится 2/3 общего загрязнения атмосферы, 90% - по окиси углерода, 70% - fyo окисям азота. Продолжается в столице массовая эксплуатация автомобилей с неотрегулированными двигателями. Подсчитано, что правильная регулировка у автомобиля топливной системы позволяет уменьшить вредные выбросы в среднем в 1,5 раза, а применение нейтрализаторов выхлопных газов снижает их токсичность в 6 раз (Хорев, Глушкова, 1991). В 1992 г. в воздушный бассейн Ростовской области было выброшено 1018 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе от стационарных источников около 510 тыс. т, от автотранспорта - 508 тыс. т 214
ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТА Стационарные источники ( 510 тыс. т > Автотранспорт ( 508 тыс. т ) ^ "I i i i i ! - - l.ii CZD -2 -3 -4 -5 -6 Рис. 40. Основные компоненты загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от стационарных источников и автотранспорта, над территорией Ростовской области (на 1992 г.): 1 - диоксид серы, 2 - твердые вещества, 3 - окись углерода, 4 - углеводороды, 5 - окислы азота, 6 - прочие 215
(около 50%). Как видно на рис. 40, если в выбросах от стационарных источников преобладали диоксид серы (41%) и твердые вещества (зола, пыль) - 30%, то в выбросах автотранспорта абсолютно доминировала окись углерода (80%) с примесью углеводородов (13%»). Аналогичные данные получены в США, где каждый средний автомобиль на 1 км пробега выбрасывает в воздух 30 г окиси углерода, 4 г окислов азота и 2 г углеводородов. Всего автомобили США еж<*™дно выбрасывают в воздух около 102 млн т окиси углерода. Особенно значителен вклад автомобилей в загрязнение воздушного бассейна крупных городов Ростовской области, в частности, в 1992 г. в атмосферу г. Ростова-на-Дону транспорт поставил 74 тыс. т вредных веществ (более 65% от количества всех выбросов). Поэтому во многих странах мира интенсивно ведутся исследования по решению данной острейшей экологической проблемы - "автомобиль - окружающая среда". Основные пути решения проблемы. Один из эффективных путей снижения загрязнения воздуха от автотранспорта является улучшение качества топлива, замена двигателей внутреннего сгорания на экологически чистые (газотурбинные, электромобили), внедрение нейтрализаторов, получение альтернативных видов жидкого топлива и т.д. В нашей стране в настоящее время лишь 20% производимого бензина не содержит в своем составе этилирующих присадок на базе свинца; вероятно, в ближайшем будущем на такой бешзин должны перейти все автомобили. Экологически лучшие показатели имеют газомобили: содержание в их выхлопах окиси углерода меньше на 25-40%, окиси азота - на 25-30%, сажи - на 40-50%. К сожалению, такие экологически чистые автомобили составляют в России пока всего 1,5% от общего количества грузовых автомобилей. Значительны преимущества электромобилей по сравнению с 21G
ВСЕМИРНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ (ВМО) обычными автомобилями: они выбрасывают окислов углерода в 25-30 раз меньше, окислов азота — в 7 раз меньше и т.д. По мнению специалистов, в начале XXI в. электромобили будут составлять примерно 15% мирового автопарка; их выпуск уже начат в США, Японии, Франции. В ряде зарубежных стран успешно ведутся поиски альтернативных жидких видов топлива для автомобилей из гудронных песков, нефтяных сланцев и др. Так, в Бразилии с 1975 г. налажено производство синтетического топлива на биооснове (из сахарного тростника и маниоки); в 1990 г. автомобили, работающие на таком спиртовом топливе, обеспечивали 88% всех пассажирских и грузовых перевозок Бразилии. Во Франции сейчас проходит опытная эксплуатация автобусов с новым видом топлива, в котором 50% рапсового масла, что резко снижает загрязнение воздушного бассейна вредными компонентами (особенно сажей). Для производства 1 т такого горючего требуется 1 га рапса (растение из сем. крестоцветных). Интересно отметить, что рапс издавна выращивали на Украине. Для уменьшения шумового воздействия от автотранспорта за рубежом используют шумозащит- ные экраны - стенки на магистралях, шумозащитные окна в жилищах и пр., однако в нашей стране эти новшества пока применяются слабо. Автомобили будущего (нейтрализаторы, глушители шума, электронные системы управления и др.) станут более экологически чистыми и не £удут оказывать сильные негативные воздействия на среду. ВСЕМИРНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗА- ЦИЯ (ВМО) - межправительственное специализированное учреждение ООН, существующее с 1947 г. Цель - содействие международному сотрудничеству в развитии метеорологических наблюдений, исследований и координации деятельности национальных метеорологических и гидро- 217
ВСЕМИРНАЯ СЛУЖБА ПОГОДЫ (ВСП) логических служб. Штаб - квартира находится в Женеве (Швейцария). Интересны исторические предпосылки создания данной организации. Для совершенствования методов прогноза погоды огромное значение имели два события. Первое - изобретение и практическое применение электрического телеграфа в Северной Америке и в Европе в 40-х годах прошлого века. Вторым событием явился ужасающей силы шторм на Черном море, у берегов Крыма (14 ноября 1854 г.), причинивший тяжелый урон англофранцузскому флоту. Вскоре после этой катастрофы во Франции попытались выяснить, возможно ли предсказать надвигающую бурю с помощью службы погоды, используя телеграфные сообщения. Наполен III, получив от знаменитого французского астронома Леверье утвердительный ответ, поручил ему создать "телеграфную службу погоды". Вскоре появились официальные метеорологические службы в Англии (1861), во Франции (1863) и Норвегии (1866). Внимание к вопросам метеорологии постепенно росло, состоялись международные конференции и совещания по вопросам прогноза погоды (1853 г. - в Брюсселе, в 1972 г. - в Лейпциге). И наконец, в 1873 г. в Вене собрался I международный метеорологический конгресс, на котором и была создана Международная метеорологическая организация. В 1951 г. - преобразована во Всемирную метеорологическую организацию (ВМО). Она в 1963 г. создала Всемирную службу погоды с мировыми центрами сбора информации (Москва, Вашингтон, Мельбурн), включающую также 26 региональных метеоцентров. ВСЕМИРНАЯ СЛУЖБА ПОГОДЫ (ВСП) - международная организация, координирующая деятельность всех заинтересованных стран в области сбора метеоинформации, ее обработки по единой программе и обмена этой информацией. ВМО создала 218
ВСЕМИРНАЯ СТРАТЕГИЯ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ (ВСОП) - Всемирную службу погоды в 1963 г., которая в настоящее время включает около 9000 станций наблюдения на суше и 7000 судов, производящих наблюдения в Мировом океане. Эти данные дополняются наблюдениями с 530 автоматизированных наземных метеостанций, 300 заякоренных буев или фиксированных платформ и с . примерно 600 буев, дрейфующих по океанским течениям (Метеорология и гидрология, 1994, № 3). Огромный прогресс в области метеорологии дали искусственные спутники Земли, обеспечивающие метеобзор любой точки на поверхности нашей планеты. Они проводят глобальные наблюдения облачного покрова, температуры поверхности суши и моря, снежного и ледового покровов Земли. Измерения речного стока впервые начали проводить на регулярной основе в начале XIX в ., а в настоящее время в системе ВСП имеется около 60000 водомерных постов во всех странах мира. В 1989 г. ВМО утвердила Глобальную службу атмосферы (ГСА), которая была создана на базе двух существующих сетей станций мониторинга фонового загрязнения воздуха и глобальной системы наблюдений за озоном. Первая сейчас включает около 200 станций наблюдения, в том числе и 18 станций действуют на территории России, из которых две имеют глобальное значение: г. Туруханск (Западная Сибирь) и г. Пятигорск. Вторая система наблюдений за озоном имеет 140 станций (в 60 странах), в том числе 30 станций - в России (Берлянд и др., 1993). Ряд стран обеспечивает для ГСА сбор, хранение и обработку данных. Так, в Канаде действует мировой центр данных по озону, в Японии - по парниковым газам, в США - по кислотным дождям, в России - по сбору данных о солнечной радиации. ВСЕМИРНАЯ СТРАТЕГИЯ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ (ВСОП) — международный документ, разработанный Междуна- 219
ВТОРИЧНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ ПОЧВ родным союзом охраны природы и природных ресурсов (МСОП), при поддержке Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и содействии Всемирного фонда охраны дикой природы (ВВФ), продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО). Эта стратегия была провозглашена в 1980 г. большинством стран мира. Основные цели: определение эффективных путей и методов для обеспечения сохранения природных ландшафтов; выявление экосистем и видок животных, наиболее нуждающихся в экстррн- ных мерах по их охране, доступность объяснения необходимости своевременного принятия мер по охране природы и т.д. ВСОП провозглашена как система рациональных методов управления деятельностью человека по использованию ресурсов биосферы и отдельных экосистем с таким расчетом, чтобы она приносила наибольшие возможности для воспроизводства ресурсов природной среды. В одной из статей (с. XXIX) документа отмечено, что Всемирная стратегия охраны природы направлена на "„.управление использованием человечеством биосферы, экосистем и видов, составляющих ее, таким образом, чтобы они могли приносить устойчивую пользу настоящему поколению и в то же время сохранили свой потенциал, чтобы соответствовать нуждам и стремлениям будущих поколений". ВТОРИЧНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ ПОЧВ - это процесс накопления в верхних слоях почвы легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов, сульфатов и irp.), оказывающих губительное воздействие на растительные сообщества. Основными причинами служат: неумеренный, бессистемный полив земель при отсутствии дренажа, нарушения водного баланса фильтрационными водами оросительных систем, особенно в аридных районах и др. Прежде всего эта экологическая проблема засоления почв коснулась аридных районов земного шара. По данным ФАО, в мире орошается 270 млн 220
ВЫСОТНАЯ ПОЯСНОСТЬ ЛАНДШАФТОВ га земель, из них 40% подвержено вторичному засолению. Например, в Пакистане засолено 75% площади орошаемых земель, в Ираке и Иране более 50%, Египте - 44%, в США - более 27% и т.д. В СССР на 1987 г. площадь орошаемых земель составила 20,5 млн га, из которых 20% - засолены. В частности, в Нижнем Поволжье под угрозой вторичного засоления находятся практически все орошаемые земли. Если здесь до орошения грунторые воды находились на глубине 5-7 м и имели минерализацию 0,4-4,5 г/л, то в результате орошения произошел резкий подъем уровня грунтовых вод (местами до 0,5-1,0 м) и их степень минерализации возросла до 14 г/л (Сб.: Оптимизация, прогноз и охрана природной среды. М., 1986). Установлено, что даже при слабом засолении резко снижается урожайность сельскохозяйственных культур: хлопчатника и пшеницы - на 50-60%), кукурузы - на 40-50%. В настоящее время за рубежом и в нашей стране разрабатывается комплекс мероприятий по борьбе с вторичным засолением почв и его предотвращению (реконструкция оросительных систем, дренаж, капельное орошение и др.). ВЫСОТНАЯ ПОЯСНОСТЬ ЛАНДШАФТОВ - закономерная смена природных ландшафтов в горных районах, обусловленная высотой над уровнем моря. Связана с понижением температуры воздуха, увеличением количества ультрафиолетовой радиации, снижением величины испаряемости и др. В. п. наиболее ярко выражается в смене климатов, почв и типов растительности по высоте. Поэтому растения высокогорных районов характеризуются следующими экологическими особенностями: они приспособлены к сухой и холодной (или влажной и холодной) среде, адаптированы к избытку ультрафиолетовой радиации, у них понижена величина транспирации и т.д. Эта растительность по ря- 221
ВЫСОТНАЯ ПОЯСНОСТЬ ЛАНДШАФТОВ ду признаков сходна с тундровой: общие жизненные формы (стелющиеся и подушкообразные), значительная продолжительность жизни растений и др. В различных горных системах отмечается несколько высотных поясов, в частности в горах Центральной Европы выделяются (снизу вверх): горный пояс, представленный в основании буково- пихтовыми лесами, которые затем сменяются хвойными формациями, причем верхняя граница лроп в Альпах находится на высотах 1650-2Я00 м, после чего начинается субальпийский пояс (высокотравные луга), сменяющийся выше альпийским поясом (низкотравные луга) и нивальной зоной. Высотную поясность ландшафтов горных районов бывшего СССР рассмотрим на примере Кавказа и Крыма. В целом растительность горных стран богаче, чем на прилегающих равнинах, и характеризуется значительным процентом эндемиков. Так, флора Кавказа насчитывает 6350 видов растений, из которых 25% эндемичны; флора горных районов Средней Азии имеет 5500 видов, из них 25- 30% эндемичны и т.д. Как видно из таблицы 21, на Б.Кавказе меняется высотная поясность при движении с запада на восток, что связано с возрастанием аридности климата. Поэтому на востоке Б.Кавказа (Дагестан) поясность начинается ландшафтами степей и полупустынь (солянки, ковыли, бородач и др.) и полностью здесь выпадают два вертикальных пояса: широколиственных и хвойных лесов. Флора Крыма насчитывает более 2300 видов и характеризуется значительным участием типично средиземноморских видов (иглица, земляничное дерево, фисташка, плющ, держи-дерево и др.) В таблице 22 показаны различия высотной поясности на северном и южном склонах Крымских гор. Своеобразен животный мир горных районов, представители которого выработали в этих экстремальных условиях специфические физиологи- 222
ВЫСОТНАЯ ПОЯСНОСТЬ ЛАНДШАФТОВ ческие свойства (у них увеличен объем сердца, возраст, содержание гемоглобина в крови, они адаптированы к избытку ультрафиолетовой радиации). Многие мелкие животные (пищухи, ящерицы, мелкие грызуны) находят убежище в пещерах, в расщелинах' скал. Из крупных млекопитающих в горах обитают^ горные козлы, бараны, серны, яки, викуньи и др.; хищники представлены такими видами, как волки, лисицы, медведи, снежн.ый барс и др. 21. Схема высотной поясности Большого Кавказа (м абс. вые.) (по О.Е. Агаханянцу, 1986) Высотные пояса Низкотравные луга Высокотравные луга Хвойные леса Хвойные редколесья Лиственные аридные редколесья Широколиственные леса Лесостепи Степи и полупустыни Западная и Центральные части 2400-3300 2200-2400 1400-2200 800-1400 200-800 Восточная часть - Дагестан 2600-3000 2400-2600 2000-2400 800-2000 1 0-800 22. Схема высотной поясности Крымских гор (м абс. вые.) (по О.Е.Агаханянцу, 1986) - И II I 1 1 Высотные пояса Лугостепи яйлы Буковые леса Сосновые леса Дубовые леса Можжевеловые и дубовые леса и кустарники Лесостепи 1 г ' - ■ ■ хт ■' mil Северный склон выше 1300 700-1300 - 350-700 — 150-350 '■ IIL .1 11 1 1 ' ===SS II 1 L —J Южный склон выше 1300 950-1300 400-950 - 0-400 - В последние годы возросли антропогенные воздействия (сведение лесов, перепас скота, загрязнение ат- 223
ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ мосферы и др.) на высокогорные экосистемы. Так, уничтожение реликтовых лесных формаций в горах Средней Азии послужило причиной значительного обезлесивания ландшафтов, что в свою очередь, привело к аридизации климата и ксерофитизации растительного покрова. Причем сведение хвойных лесов или замена их вторичными мелколиственными породами усилили процессы эрозии, приведшие к обмелению и пересыханию многих водных источников в горах. Аналогичные процессы происходят и в экосистемах Центрального Кавказа; в частности, в При- эльбрусье в нарушенных местообитаниях почти в 3 раза сократилось количество кустистых и листоватых лишайников по сравнению с районами Кавказского биосферного заповедника (Цепкова, 1991). Поскольку эпифитные лишайники являются чуткими индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, все это говорит о негативных воздействиях деятельности человека на природные ландшафты Кавказа. ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ способность растений сохранять свою жизнеспособность при относительно больших концентрациях токсичных газов в окружающей среде. Проблема газоустойчивости растений стала особенно актуальной в последние десятилетия в связи с загрязнением атмосферы в крупных городах и промышленных центрах. И с целью отбора зеленых растений для озеленения Г.М.Илькун (1978) на основе изучения чувствительности более 200 видов растений к различным загрязнениям (вблизи металлургических, химических и иных предприятий) составил усредненную классификацию (по баллам) древесно- кустарниковых пород (табл. 23). Растения I группы наиболее газоустойчивы к различным загрязнителям (сосна эльдарская, тополь канадский и др.), поэтому их желательно использовать цри формировании ,зеленых насаждений в городах и 224
ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ промышленных центрах. А растения V группы (сосна, лиственница) можно исподьзовать в качестве биоиндикаторов. Также можно уменьшить содержание аэрозольных частиц в воздухе с помощью растений-пылеуловителей (ольха клейкая, лещина, калина, рябина, боярышник, кизил и др.). В городском озеленении часто Применяется весьма газоустойчивая среди хвойных пород - ель колючая, особенно ее голубоватые и серебристые <*юрмы. Она также включена в рекомендуемый 23. Усредненная оценка газоустойчивости некоторых древесно-кустарниковых пород (по данным Г.М. Ильку на, 1978) Оценка газоустоичивости (в баллах) I - очень устойчивые II - устойчивые III - относительно устойчивые IV - малоустойчивые V - неустойчивые ——————сдавав , i =s==s==asssa-^SSBBm Наименование растений Гинкго дйулопастный Сосна эльдарская, Тополь канадский Шелковица белая Боярышник обыкновенный Белая акация Платан восточный Ива белая и др. Тисе (ягодный, остроконечный) Можжевельник (обыкновенный и сибирский) Ель колючая Можжевельник виргинский Сосна крымская Сосна черная Ель (восточная, сибирская) Ель обыкновенная Пихта сибирская Сосна (Банкса, веймутова) Сосна обыкновенная Лиственница (европейская, сибирская) 8. Прикладная экология 225
ГИДРОПОНИКА список для промышленных центров нашей страны. Экспериментальные исследования Р.Гудери- ана (1979) установили, что газоустойчивыми к содержанию в атмосферном воздухе хлористого водорода среди лиственных и хвойных деревьев являются: дуб красный, дуб черешчатый, ель колючая, сосна горная карликовая, можжевельник обыкновенный и др., а среди декоративных растений - рододендрон пурпурный, ландыш майский, сирень обыкновенная и др. Поэтому эти растения рекомендуются для озеленения вокруг промышленных центров в странах Европы. Все это в комплексе с другими природоохранными мероприятиями позволит создать более или менее здоровую обстановку в городах и промышленных центрах для человека. ГИДРОПОНИКА - своеобразный метод, широко используемый в промышленном растениеводстве для выращивания в искусственных условиях цветов, овощей, зеленой массы, лекарственных растений и др. Как правило, растения выращиваются в различных сосудах, траншеях и других установках с использованием разнообразных субстратов (гравий, щебенка, керамзит, вермикулит гранулированный, полистирол и др.), которые периодически увлажняются питательным раствором. В настоящее время промышленной гидропоникой успешно занимаются во многих странах мира, среди которых ведущее место занимают Голландия, Япония, США, Израиль, Кувейт и др. Созданы экспериментальные лаборатории по гидропонике и в нашей стране с целью выращивания овощных, кормовых, технических и др. культур. Так, в 1962 г. в Ереване была создана подобная лаборатория при Институте агрохимических проблем и гидропоники АН Армении, а в 1984 г. введен в эксплуатацию гидропонический питомник. Проведенные исследования показали значительные преимущества и эффективность гидропоники (Бабаханян и др., 1992). К ним относятся: 226
ДЕГРАДАЦИЯ ЛАНДШАФТА 1) увеличение продуктивности растений на единицу площади (в результате использования многоярусных установок); 2) возможность использования почв, непригодных для ведения традиционного земледелия; 3) замена агротехнических мероприятий (обработка почвы, полив, внесение удобрений и пр.) гидропонной фитотехнологией с автоматическим управлением всеми параметрами; 4) значительная экономия ро^упда воды, удобрений и т.д. 5) низкое содержание радионуклидов и нитратов в получаемом продукте; 6) интродукция ценных растений с повышенным содержанием биологически активных веществ и т.д. Установлено, чтб при выращивании лекарственных растений в условиях гидропоники их урожайность выше в 2,7-4,8 раз, чем на почве; содержание нитратов - в 2 раза меньше и т.д. Таким образом, широкое применение гидропонной фитотехнологии для выращивания ценных культур дает возможность интенсифицировать их производство с одновременным повышением качества продукции без какого-либо ухудшения экологических показателей окружающей среды. ДЕГРАДАЦИЯ ЛАНДШАФТА результат необратимых изменений, полностью разрушающих его структуру, причем выражается в потере ландшафтом способности выполнять ресурсо- и средовос- производящие функции. Нарушение экологического равновесия может вызываться как естественными (землетрясение, извержение вулканов, ураганы и др.), так и антропогенными причинами. Однако в современных условиях деградация ландшафта чаще происходит в результате неконтролируемой деятельности человека. Так, деградация и уничтожение влажнотропических лесов влечет многие неблагоприятные последствия: сниже- 8* 227
ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ ние биологической продуктивности биосферы в целом, уменьшение генофонда растений и животных, нарушения глобальных биогеохимических циклов и т.д. Антропогенные воздействия привели к частичной деградации многих наземных экосистем, особенно в умеренных широтах Северного полушария. Так, на Кольском полуострове в результате сильного загрязнения окружающей среды соединениями серы и тяжелыми металлами от крупных промышленных центров (ПО "Апатит", "Североникель" и др.) отмечена деградация тундровых и северотаежных ландшафтов. В зонах, прилегающих к этим предприятиям (на расстоянии 6-10 км), произошла полная деградация природных экосистем, на месте которой возникла техногенная пустошь: массовый сухостой, обнаженная почва, на которой погибли мхи, лишайники и кустарники. Поэтому при планировании различных хозяйственных объектов, предприятий необходимо учитывать структуру и устойчивость природных ландшафтов к антропогенным нагрузкам, чтобы не допустить деградации естественных- экосистем. ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ постепенное ухудшение свойств почв (уменьшение содержания гумуса, разрушение структуры, снижение плодородия), вызванное изменением условий почвообразования в результате как естественных причин, так и хозяйственной деятельности человека, эрозия, загрязнение пестицидами, вторичное засоление, неправильная агротехника (рис.41). В связи с увеличивающимся загрязнением атмосферы (оксиды серы и азота) возникла проблема кислотных дождей и их воздействия на почвенный покроя. Установлено, что низкой устойчивостью к техногенному кислотному воздействию отличаются почвы таежной и тундровой зон, а достаточно высокой - почвы степных ц пустынных районов. Однако в бывшем СССР основной процесс антропогенного кис- 228
лотного воздействия приходится на западные районы (выпадение сульфатов до 1-2 т/км2 в год и более), где формируются подзолистые почвы и песчаные подзолы С низкой устойчивостью, что способствует их деградации (Богданова, 1991). Открытая разра ботка ПИ Эрозия почв Орошение и осушение Вторичное засоление Чрезмерный выпас скота Кислотные дожди Загрязнение токсикантами Пестициды Неправильная агротехника Процесс урбанизации Рис. 41. Факторы деградации и снижения плодородия почв Одной из острых проблем многих регионов земного шара является эрозия почв. Она обусловлена переходом к крупной тяжелой технике и увеличением размера сельскохозяйственных полей, что привело к устранению многих естественных препятствий и для ветровой, и для водной эрозии. Как видно из табл. 24, в настоящее время глобальные невосполнимые потери почвы на пахотных землях в мире достигают 23 млрд т, особенно в Индии и Китае. В отдельных штатах США средняя ежегодная эрозия с 1 гектара достигает 25-41 т. 229
ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ 24. Оценка эрозии верхнего слоя почвы на пахотных землях отдельных стран и всего мира (Л.Браун и др., 1989) США СССР Индия Китай Итого Страна Остальные страны мира Всего Общая площадь пахотных земель (млн акров) 413 620 346 245 1 624 1 499 3 123 Невосполнимые потери почвы (млн т) 1 500 2300 4700 3 300 11 800 10 900 22 700 Сотрудниками географического факультета МГУ на расчетной основе с использованием количественных моделей смыва составлена карта "Эро- зионноопасные земли ETC*. Установлено, что наивысшим показателем среднего расчетного смыва на пашне отличаются Молдавия (39,5 т/га -год) и Закавказский район (25,2), а наиболее низким - Поволжский район - в среднем 2,5 т/га -год. В таблице 25 даны расчетные данные по смыву на пахотных землях, подверженных эрозии, отдельных районов Европейской территории бывшего Союза. За последние 15 лет в нашей стране площадь эродированных почв на сельскохозяйственных угодьях увеличилась на 54,7 млн га; общая площадь оврагов превысила 10 млн га. Недобор урожая сельскохозяйственных культур на эродированной пашне в среднем за год составляет 36%. Для сравнения приведем следующие данные: в США на деградированных почвах в отдельных районах отмечалось снижение урожайности кукурузы на 47%, хлопка - на 32%, гороха - на 38% и т.д. Эрозия является одной из главных причин уменьшения содержания гумуса в почвах; так, за 230
"ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ" последние 15-20 лет его содерямюие в пахотных почвах бывшего СССР снизилось на 8-30%, в том числе в России - в среднем на 20%, на Украине - на 9%. Аналогичные процессы характерны для почв различных регионов земного шара. По данным Г.С.Макунинои (1991), общие потери гумуса в различных типах почв составили (в среднем, в %): для дерново-подзолистых - 27, для бурых и серых лесных - 30, для черноземов - 35, для каштановых - 29, для сероземов - 14 и для красш>г?челтых ферралитных почв - 50% от исходных данных. Значительно ускоряют процессы деградации почв также осушение и орошение, чрезмерное ярамевешяе пестицидов, загрязнение почв тяжелыми металлами и т.д. 25. Расчетный смыв.на пахотных землях, подверженных эрозии, в отдельных районах ETC (no М.Ю.Белоцерковекому и др., 1990), т/га-год mssssssaesssssss: 1 , in авда^^ Район Мурманская обл. Архангельская обл. Карельская АССР Коми АССР Псковская обл. Московская обл. Ставропольский край Краснодарский край Крымская обл. Ростовская обл. —над 1 i i -яавдваяа^ид^ Смыв на пашне 2,6 4,9 2,6 6,9 5,8 7,7 10,0 5,4 10,0 1 3,1 Район Куйбышевская обл. Волгоградская обл. Астраханская обл. Гурьевская обл. Калмыцкая АССР Молдавская ССР Ивано-Франковская обл. Азербайджанская ССР Армянская ССР Грузинская ССР Смыв на пашне 2,3 1,7 0,3 0,2 2,3 39,5 22,1 7,2 11,2 55,6 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ* - периодическое резкое увеличение численности населения, связанное с улучшением социально-экономических или общеэкологических факторов. Характерен для современного этапа демографической революции человечества. В настоящее время численность населения Земли увеличивается в ряде стран и ре- 231
гионов довольно высокими темпами. В таких регионах, как Западная Европа, Северная Америка, Восточная Европа и на территории бывшего СССР отмечается сравнительно низкий рост населения - темп роста составляет в среднем 0,2-0,8%. В других же (Юго-Восточная Азия, Латинская Америка, Индостан, Африка) отмечен высокий темп роста населения - в среднем 2,2-2,8%. Численность населения в регионах с низким ростом этого показателя увеличивается ежегодно на 19 млн человек, тогда как в регионах с высокими темпами роста - на 64 млн, т.е. более чем в 3 раза (Браун и др., 1989). На рис. 42 представлена оригинальная диаграмма, составленная экспертами ЮНЕСКО на основе демографических прогнозов, иллюстрирующая рост населения нашей планеты - по масштабам и темпам беспрецедентный в истории человечества. Кривые диаграммы образуют чашу бокала, ширина которого показывает численность населения Земли, при неизменной ее площади. Видно, что быстрый рост населения начался с I960 г. и к настоящему времени^ превысил 5 млрд человек, а к концу XX в., вероятно, превысит 6 млрд человек. По долгосрочным прогнозам к 2090 г. произойдет стабилизация населения планеты примерно на уровне 12 млрд человек. При таком увеличении населения в отдельных регионах земного шара уже превышены предельно допустимые нагрузки на природные экосистемы, что может привести к деградации природных систем жизнеобеспечения. Возникает сложная продовольственная проблема, так как по данным ФАО в настоящее время в развивающихся странах систематически голодает около 515 млн человек. Поэтому сейчас по линии ООН, ЮНЕСКО, ФАО проводятся исследования по решению глобальной продовольственной проблемы с учетом демографических, экологических, энерге- 232
"ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫЕГ тических и других факторов. НАСЕЛЕНИЕ МИРА В МИЛЛИАРДАХ Рис. 42. Полон ли бокал? (Демографические прогнозы роста населения планеты) (Курьер ЮНЕСКО, 1974, Л* 6) 233
ДЕТЕРГЕНТЫ ДЕТЕРГЕНТЫ (от лат. - стираю) - Химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющих средств и эмульгаторов. Особенно широкое распространение получили синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), входящие в состав моющих и чистящих средств (для них введено за рубежом новое понятие - тензиды). Разнообразное применение (для мытья посуды, тканей, автомобилей, для личной гигиены) привело ко все увеличивающемуся переходу их в бытовые и производственные сточные воды. В сельском хозяйстве СПАВ используется для эмульгирования пестицидов, поэтому они попадают в почвы и подземные воды. В отличие от мыла эти вещества не осаждаются солями жесткости (кальциевыми и магниевыми) и поэтому в сточных водах находятся в растворах. Образующаяся пена в поверхностных водотоках препятствует обмену веществ в водной среде, а также уменьшает способность водоема к самоочищению. Во многих промышленно развитых странах с каждым годом возрастает количество применяемых детергентов, в частности, в ФРГ потребление их в 1970 г. составляло 190 тыс. т, а в 1985 г. возросло до 330 тыс.т. Детергенты подразделяются на: неионные, как правило, их используют в качестве эффектных эмульгаторов нефтяных загрязнений больших масштабов; и анионные (к ним относится мыло) - чаще применяются в быту в качестве моющих средств, причем они менее токсичны, чем неионные. Все эти вещества очень трудно ассимилируются природной средой, на ик окисление расходуется много растворенного кислорода, поэтому они вредны для гидробионтов. У рыб детергенты вызывают жаберные кровотечения и удушье; очень к ним чувствительны ракообразные и моллюски. Некоторые из детергентов обладают и мутагенными свойствами, раздражают и приводят к воспалительным процессам кожу человека и т.д. 234
ДИСТАНЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ - получение информации о природных экосистемах бесконтактными (телеметрическими) методами, обычно с помощью самолетов, спутников и пилотируемых космических кораблей. Объявление 1992 г. Международным годом космоса определило актуальность космических исследрваний с целью оценки глобальных изменений окружающей среды под воздействием антропогенных факторов. Для этих целей используются различные зарубежные природо-ресурсные спутники; а также наши системы ("Космос", "Метеор", "Ресурс" и др.)- Задача изучения Земли как целостной природной системы может быть решена только на основе широкого применения космических средств наблюдений. Важное значение >шеют предстоящие функционирование природно-ресурсного модуля орбитальной станции "Мир", разработки (совместно с Францией) по измерению радиационного баланса Земли и зондирования атмосферы, исследования (совместно с США) слоя озона и верхних слоев атмосферы и т.д. Спутниковое дистанционное зондирование по- зволяет дать оценку степени воздействия антропогенных факторов на растительный покров суши, лесных пожаров на природные экосистемы, а также определять первичную продуктивность и биомассы фитоценозов и др. Так, в Китае с помощью космических съемок проведена инвентаризация лесов и изучена их динамика, причем за последние 30 лет вследствие сокращения площади лесов происходило ежегодное опустынивание на площади 1560 км2 (Исследование Земли из космоса, 1992, № 5). Аналогичные исследования по изучению лесов Костромской области проведены на основе сравнения космических снимков с топографическими картами 40-летней давности. Установлено, что 55% современных безлесных территорий области было занято лесами, а их восстановление зафик 235
сировано лишь на 7% площади территории (Гринберг, 1989). С помощью космических фотоснимков, полученных со спутника серии "Космос", установлены состояние лесо-болотного покрова Западной Сибири и степень воздействия на него хозяйственной деятельности человека. Методы дистанционного зондирования приобретают особое значение для решения проблемы динамики глобальной биосферы. Поэтому имеется программа Эксперимента по глобальным кругавог ^ ротам воды и энергии (ГЭВЭКС), которая будет осуществляться в 1995-2000 гг., что поможет в дальнейшем решить ряд сложных экологических проблем современности. Использование спутниковой экологической информации для оценки долговременных изменений в окружающей среде и биосфере должно прежде всего проводиться по приоритетным проблемам (Кондратьев, 1992): 1) глобальная динамика растительного покрова; 2) парниковый эффект и его экологические последствия; 3) взаимосвязь системы "океан - климат"; 4) озонные "дыры" в полярных регионах; 5) биопродуктивность Мирового океана; 6) скорость обезлесивания; 7) динамика полярного ледяного покрова; 8) температура поверхности океана. Данные космических исследований в будущем найдут широкое применение прц разработке математических моделей экосистем и првродно-хо- зяйственных систем различного масштаба, при проведении экологической экспертизы действующих и планируемых производств, а также при осуществлении оптимальной стратегии -природопользования и охраны окружающей среды. Основной целью подобных исследований должно быть установление допустимых порогов риска (глобальная безопасность биосферы), нарушение 236
дождь кислотный которых ведет к глобальной угрозе жизни человека и цивилизации. ДОЖДЬ КИСЛОТНЫЙ (кислотные, кислые осадки) - имеет рН менее 5,6. Выпадение Д.к. связано с антропогенным загрязнением атмосферы выбросами диоксида серы и оксидов азота (ежегодно в мире - более 255 млн т). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн га. Так, на территории Германии кислотными дождями повреждено около 35% площади лесных массивов страны, а в Канаде уже погибли старейшие леса (возраст до 300 лет) из бальзамической ели. Кислотные выпадения привели к ухудшению состояния и гибели горных лесов из красной ели в северных Аппалачах (Кислотные выпадения, 1990). Все это резко снизило прирост лесов и ухудшило естественное лесовозобновление. Отмечены случаи поражения лесов и в нашей стране (Белоруссия, Карелия, некоторые районы Сибири, особенно вблизи крупных промышленных центров). Значительно снижается под воздействием Д.к. урожайность некоторых сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) - в среднем на 20-30%. От кислотных осадков пострадали особенно озерные водоемы в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США и др. Так, в Швеции около 15 000 озер повреждены воздушными загрязнителями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14 000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных озер в 1750 исчезла рыба и т.д. Пострадали от кислотных выпадений также озера нашей страны. Например, на территории Карелии в результате выпадения кислотных осадков (с рН менее 4,7) отмечены частые случаи закисления многих озер, что вызвало сокращение запасов лососевых и сиговых рыб. Во многих озерных экосистемах уве- 237
дождь кислотный личение кислотности вод, т.е. понижение величины рН, приводит к деградации популяций видов рыб и других обитателей (рис. 43). В пресных водоемах Швеции понижение значений рН влечет постепенную гибель обитателей. И в конечном счете бурное развитие белого мха свидетельствует о том, что данный водоем стал биологически мертвым. Рис. 43. Реакция гидробионтов на понижение значений рН в пресноводных водоемах Швеции (Курьер ЮНЕСКО, 1985, Л* 2) 238
ЖЕСТКОЛИСТНЫЕ ВЕЧНОЗЕЛЕНЫЕ ЛЕСА Кислотные дожди, как уже отмечалось выше, отрицательно воздействуют на почвы, в частности при уменьшении рН менее 5,0 начинается прогрессивное уменьшение их плодородия, а при рН, равным 3,0, почвы становятся практически бесплодными. Наибольшей опасности закисления подвержены подзолистые почвы таежной зоны. Повышенная кислотность ускоряет коррозию металлических конструкций зданий, мостов, плотин и др., а также наносит серьезный ущерб памятникам мировой архитектуры (Колизей в Риме, собор Св. Марка в Венеции, храмы и усыпальницы в Японии и др.). Поэтому многие европейские страны США, Канада, Япония и др. подписали Международное соглашение по борьбе с кислотными дождями, предусматривающее сокращение выбросов серы к 1993 г. на 30% (Вронский, 1991) ЖЕСТКОЛИСТНЫЕ ВЕЧНОЗЕЛЕНЫЕ ЛЕСА - тип лесных экосистем, характеризующихся ксеро- морфной структурой (жесткими листьями, прутьевидными стеблями и др.)» и распространенных на побережье Средиземного моря, на южном берегу Крыма, черноморском побережье Кавказа, а в южном полушарии - на юго-западе Австралии и Африки. В этих районах температура воздуха в январе +4...+12°С, а в июле +18...+28°С. Выпадает 500-1000 мм осадков в год, при этом их максимум приходится на зимний период, а летом устанавливаются весьма засушливые условия. Распространены коричневые и своеобразные крас- ноцветные почвы (типа терра-росса). Особенности климата и почв привели к тому, что большинство растений зоны являются типичными ксерофитами и обладают экологическими особенностями, позволяющими им пережить продолжительный летний сухой период. Для уменьшения транспирации многие растения приобрели жесткие листья (вечнозеленые виды дуба, благородный лавр, оле- 239
ЖЕСТКОЛИСТНЫЕ ВЕЧНОЗЕЛЕНЫЕ ЛЕСА II i i —вд^ввадаш—^аасжвааиаиииишвдзясдааважшвгввз 11 i — андр, рожковое дерево и др.)- Многие виды растений имеют слишком узкие листья, у других - они напоминают хвою (кипарис, можжевельник, эрика). У некоторых растений листья и ветки редуцированы в колючки, другие (лаванда, молочай) - для уменьшения величины транспирации имеют листья с восковым налетом или вынуждены в самые жаркие и сухие месяцы терять почти все свои листья (ладанник). Одной из таких характерных особенностей растительности Средиземноморья является множество ароматических видов растений (мирт, ладанник, чабер, чистец, дубровник и др.)- Растения, выделяя ароматические вещества, при испарении понижают собственную температуру и привлекают опыляющих насекомых (Грацианский, 1971). И, наконец, растения выработали способность в летний период значительно увеличивать осмотическое давление в своих тканях. Например, такие растения, как лаванда, жимолость, розмарин, ладанник, в летнее время увеличивают осмотическое давление до 40-65 атм (а зимой оно составляет в пределах 10-20 атм), а ладанник монпельерский даже до 80 атм и выше (Вальтер, 1974). Все эти экологические особенности растений и придают неповторимый облик флоры Средиземноморья. Флора средиземноморской зоны насчитывает более 10 000 видов, при этом количество эндемичных видов может достигать 40-50%. К наиболее характерным растениям относятся: оливковое дерево, маслина, ливанский кедр, сосна, пиния, лавр, вечнозеленые дубы, земляничное дерево, олеандр, лаванда. На месте сведенных лесных формаций в Средиземноморье развиты вечнозеленые сообщества различных кустарников (маквис, гарига). Маквис - это первая стадия деградации первичной растительнрсти, представлена зарослями вечнозеленых деревьев и кустарников (высотой 240
ЗАГРЯЗНЕНИЕ не более 3 м); здесь наиболее характерны каменный дуб, земляничное дерево, лавр, фисташка, можжевельник. Там, где уничтожаются формации маквиса, появляются сообщества следующей стадии деградации лесов гарига (в Греции и на Ближнем Востоке -1 еще называют фриганой, занимающей сухие каменистые местообитания). Гарига представлена низкорослыми (до 1 м высотой) вечнозелеными кустарниками и полукустарниками (лаванда, розмарин, шалфей мускатный и др.). Весьма богат животный мир данной зоны (дикий козел, косули, гиена, шакал, волк, лисица, выдра и др.)» многочисленны птицы (дрозд, фламинго, гриф, черный лебедь и др.). Жестколистные вечнозеленые леса Средиземноморья наиболее по сравнению с другими природными ландшафтами пострадали от деятельности человека: в настоящее время лесные экосистемы занимают всего лишь 5% своей первоначальной площади. Сведение лесов повлекло за собой значительное обеднение средиземноморской фауны. Однако эта зона богата культурными растениями (маслины, миндаль, инжир, лимон, мандарины, виноград, апельсины и др.)» способными переносить засушливое время года. ЗАГРЯЗНЕНИЕ - привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека. Выделяют: естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и пр.), без какого-либо влияния человека; и антропогенное являющееся результатом деятельности человека, иногда по масштабам воздействия превосходящее естественное. Различные типы 241
ЗАГРЯЗНЕНИЕ загрязнения подразделяются на три основных: физическое, химическое и биологическое (рис. 44). [ЗАГРЯЗНЕНИЕ! [физическое | тепловое химическое | г| биологическое] шумовое электромагнитное световое радиоактивное аэрозоли химические вещества тяжелые металлы биотическое (биогенное) микробиологическое генная инженерия пестициды пластмассы СПАВ Рис. 44. Основные типы загрязнения ^окружающей среды Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, со- лифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат: подземные газопроводы промышленных предприятий (140- 160°С), теплотрассы (50-150°С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45°С) и т.д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанщиТ, антенны радио- и телепередающих станций, а в по- 242
ЗАГРЯЗНЕНИЕ следнее время также микроволновые печи, компьютеры и радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии и др. (Жигалин, 1993). Радиоактивное загрязнение более подробно будет рассмотрено ниже. Химическое загрязнение — увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение (введение) в нее химических веществ, не свойственных ей или в концентрациях, превышающих норму. Наиболее опасным для природных экосистем и человека представляет именно химическое загрязнение, поставляющее в окружающую среду различные ток- сикаты (аэрозоли, химические вещества, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, детергенты и др.). По расчетам специалистов, в настоящее время в природной среде содержится от 7 до 8,6 млн химических веществ, причем их арсенал ежегодно пополняется еще 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны 200 наименований (список составлен экспертами ЮНЕСКО): бензол, асбест, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), тяжелые металлы (особенно ртуть, свинец, кадмий), разнообразные красители и пищевые добавки. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в мире около 600 млн человек подвержены воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд человек, т.е. каждый пятый житель планеты, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц. Биологическое загрязнение — случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорга- 243
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ - низмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которого присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению можно также отнести преднамеренную и случайную интродукцию, чрезмерную экспансию живых организмов. Так, в городах наличие свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: крыс, насекомых, голубей, ворон и др. (Колонии и др., 1992). ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ - привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и пр. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. Например, извержение вулкана Кракатау в 1883 г., когда в атмосферу было выброшено 18 км3 тонко измельченного пеплового материала; извержение вулкана Катмай (Аляска) в 1912 г., выбросившего 20 км3 рыхлых продуктов. Пепел этих извержений распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10- 20%, что вызвало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха на 0,5°С. Аналогичные последствия имело извержение вулкана Пинатубо (Филиппины) в 1991 г., которое сопровождалось выбросом в атмосферу 20 млн т 244
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ - диоксида серы. Также источником запыленности атмосферы могут быть крупные лесные пожары; например, летом 1915 г. огромные лесные пожары охватили в Западной Сибири площадь около 1,5 млн км2, а дым от них распространился нц площади в 6 млн км2. Это привело к значительному уменьшению притока солнечной радиации к -земной поверхности, причем хлеба созрели на 10-15 дней позднее обычного. Однако в последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения атмосферы стали превышать по масштабам естественные, приобретя глобальный характер. Они могут оказывать различные воздействия на атмосферу: непосредственное - на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.);' воздействие на физико- химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации СО2, аэрозолей, фре- онов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, системы "океан-атмосфера" и др.) (Израэль, 1984). К основным источникам загрязнения относятся: промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика, сельское хозяйство и др. (рис. 45). Среди отраслей промышленности особенно токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия цветной металлургии, химической, нефтехимической, черной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно- бумажной промышленности и т.д. По агрегатному состоянию все загрязняющие бещества подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ. Во многих странах промышленность также дает основную часть загрязнения, в частности, в ФРГ она дает 87% суммарных выбросов 245
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ сернистого газа, 80% пыли, 40% оксидов азота и т.д. Значительную долю загрязнения атмосферного воздуха, особенно в городах и поселках городского типа, вносит автотранспорт. Источники загрязнения атмосферы пыльные бури вулканизм лесные пожары выветривание разложение живых организмов промышленные предприятия транспорт теплоэнергетика отопление жилищ сельское хозяйство Рис. 45. Источники загрязнения атмосферы На рис. 46 показано количество выбросов вредных веществ в атмосферу над территорией бывшего СССР (1980-1988 гг.). Видно, что в общем количестве выбросов в атмосферу вредных веществ доминируют выбросы от стационарных источников (промышленность, ТЭЦ и др.). Они же преобладают и в крупных промышленных центрах (Кривой Рог, Магнитогорск, Мариуполь, Новокузнецк, Нижний Тагил). В крупных городах значительную долю выбросов в атмосферу дает автотранспорт. Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс. т загрязняющих веществ, из них более 70% приходится на авто- 24G
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ T-rrr-t i f i I i I i 1 I 1 i I i 1 i I О 120 240300480600720840900 1080 1200 1320 Рис. 46. Выбросы вредных веществ в атмосферу над территорией бывшего СССР (А) и по отдельным городам в 1987 г. (Б): 1 - об- щее количество вредных выбросов, 2 - от стационарных источников, 3 - от автотранспорта 247
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ транспорт. В среднем на каждого жителя столицы приходится по 120 кг различных загрязняющих компонентов. В последние годы в Москве предпринимаются меры по оздоровлению возникшей ситуации: установка на предприятиях пылеулавливающих и газоочистных сооружений, вывод за городскую черту промышленных объектов, увеличение площади зеленых насаждений и т.д. Сравнительно недавно появились .данные по загрязнению атмосферы над территорией России в сравнении с глобальными выбросами и отдельными западноевропейскими странами (Данилов- Данильян и др., 1994). Так, в 1990 г. в мире в атмосферу выбрасывалось более 400 млн т четырех главных поллютантов (загрязнителей) (табл. 26). 26. Выбросы в атмосферу главных загрязнителей в мире (1990 г.) и в России (1991 г.) Вещества, млн т Глобальный выброс Россия (только стац. источники) Россия (с учетом всех источников),% BsaBsssssssaaaasaaHad Диокси д серы 99 9,2 12 Оксиды азота 68 3 5,8 Оксиды углерод а 177 7,6 5,6 Твердые частицы 57 6,4 12,2 Всего 401 26,2 13,2 Как видно из табл. 26, Россия не является основным поставщиком этих веществ в атмосферу, ее вклад составляет: по диоксиду серы - 12% (США - 21%), оксидам азота - около 6% (США - 20%) и т.д. Также у России намного ниже, чем в США и в Западной Европе, потоки загрязнителей на единицу площади и на одного жителя, в частности, по диоксиду серы на 1 км2 в России приходится 0,7 т, в ФРГ - 10 и в Великобритании - 248
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ 14,5 т. В то же время эти показатели существенно выше на.единицу валового национального продукта, что говорит о высокой ресурсоемкости, устаревших технологиях, используемых в России, а также недостаточно широком применении очистных установок и их низкой эффективности. В России составлен ранжированный перечень городов (на 1991 г.) по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников (табл. 27). В нем приведен список первых двадцати городов с наибольшим загрязнением и далее - наиболее крупные города из 100 обследованных. Список возглавляет Норильск, где ежегодно промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу около 2,5 млн т вредных веществ, что составляет 8% всех выбросов в России. Далее закономерно следуют наиболее крупные промышленные центры (Магнитогорск, Череповец, Нижний Тагил и т.д.). Довольно высокое место (№ 11) по выбросам загрязнителей в атмосферу занимает наша столица (около 800 тыс. т). Однако в последние годы во многих городах страны несколько улучшились экологические показатели, в основном за счет спада производства и простоев предприятий. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу над территорией России в 1991 г. составил 53 млн т из них выбросы от стационарных источников - 82 и от автотранспорта - 21 млн т. Для сравнения укажем, что в России в 1989 г. общие выбросы составили 57 млн т, в США - 122 млн т. На европейскую часть России приходится основная часть (65%) выбросов как стационарных, так и нестационарных, и сосредоточены 249
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНА ———— ' —————-■——— они главным образом в пределах бассейна Волги. Причем 2/з загрязнений атмосферы от стационарных источников дают предприятия металлургического, энергетического и нефтехимического комплексов, где происходит сжигание основной массы ископаемого топлива. Контроль за загрязнением атмосферы ведется в 334 городах и охватывает все города с населением более 100 тыс. чел. и с крупными промышленными предприятиями. 27. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в городах России в 1991 г. (по А.А. Шеховцову и др., 1993) Города Норильск Новокузнецк Магнитогорск Череповец ] Липецк Нижний Тагил Омск Ангарск Орск Челябинск Москва Новочеркасск Уфа Новокуйбышевск Мончегорск Красноярск Новосибирск Никель Волгоград С.-Петербург ЗАГРЯЗ* Выбросы (тыс. т/год) 2486 674 666 548 511 469 409 376 865 341 298 252 246 244 221 217 204 | 194 185 181 [ЕНИЕ ОК 1 1 == 1 Г Города Барнаул Братск Пермь Нижний Новгород Хабаровск Рязань Саратов Чита Иркутск Кемерово Архангельск Казань Томск Владивосток Краснодар Ростов-на-Дону Новороссийск Тюмень Пенза Черкесск ЕАИА - это свя Выбросы (тыс. т/год) 143 142 140 139 129 109 97 90 86 84 81 80 76 71 55 45 41 38 33 31 зано глав- ным образом' с поступлением огромного коли- 250
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНА ▼ и Атмосфера Отходы производства применение химических веществ ] 1 прямой сбро |—►ГморяУ*— с I i f Реки и 1 эстуации | планкотон.Ьентосные , организмы 1 ' f ГрыбьЛ ~"^ Почва, подземные воды * к Рис. 47. Пути попадания загрязняющих веществ в моря (Окружающая среда, 1993) чества антропогенных вредных веществ на его акваторию (нефтяные углеводороды, биогенные компоненты, пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.)- Постоянно увеличивающаяся нагрузка на мировой океан ведет к постепенной деградации морских экосистем с неблагоприятными экологическими последствиями. В настоящее время в океан ежегодно поступает более 30 тыс. различных химических соединений в количестве до 1,2 млрд т. Основные пути попадания загрязняющих веществ в моря показаны на рис. 47. Это прямой сброс, поступление токсикантов с речным стоком и из атмосферного воздуха, в результате уничтожения отходов в море, а также морским транспортом и во время аварий танкеров. Атмосфера является источником поступления важнейшего для морских экосистем биогенного компонента - фосфора (1,4 (105 т/год), а также синтетических органических соединений (углеводородов, ДДТ, ПХБ и др.)- В водах океана уже сконцентриро- 251
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНА вано около 500 тыс. т ДЦТ и с каждым годом это количество возрастает на 45 тыс. т. Глобальное распространение получили хлорорганические соединения, обладающие высокой биоаккумулирующей способностью и резким токсичным эффектом. Степень такого воздействия на экосистему океана зафиксирована в табл. 28, где видна доля антропогенного вклада в загрязнение океана приоритетными токсикантами. 28. Антропогенная нагрузка на океан по приоритетным загрязняющим веществам (по Ю.Л.Израэлю и др., 1989) Загрязняющее вещество Свинец Ртуть Кадмий Нефть ПХБ Пестициды Сток естественный 1,8 Ю5 3,0 Ю3 1.7-104 6,0 Ю5 - , т/год антропогенный 2,1 10° 7,0 Ю3 1,7Ю4 4,4-Ю6 8,0 103 1,1 Ю4 Доля антропогенного стока (в %) 92 70 50 88 100 100 Нефтяное загрязнение представляет особую опасность для морских экосистем, так как 20- 30% поверхности Мирового океана покрыто нефтяными пленками. Такие тончайшие пленки способны нарушать важнейшие физико-химические процессы в океане, приводящие к нежелательным последствиям глобального масштаба, а также отрицательно воздействовать на гидробиоценозы. Будучи молекулярно устойчивыми, они накапливаются в поверхностном слое воды, в донных осадках, морской биоте, передаваясь по трофическим цепям, и создают угрозу через потребление морепродуктов здоровью людей. Наиболее вероятно в морскую среду поступает около 3,5 млн т нефти и нефтепродуктов. В настоящее время ежегодно более 3 млрд т нефти и 58% этого количества перевозят морским путем. Так, в 1992 г. танкерами было перевезено 1,3 млрд т сырой нефти и 0,33 252
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНА млрд т нефтепродуктов. Танкерный флот имеет общую численность более 6000 танкеров, суммарная грузоподъемность которых достигает 280 млн т. В табл. 29 даны основные источники загрязнения морской среды различными нефтеуглеводоро- дами. Видно, что более 48% нефтепродуктов дает танкерный флот. Поступление нефти в моря в результате аварий танкеров оценивается в 0,2-0,3 млн т (около 10% от общего поступления). Однако на региональном уровне крупные разливы нефти означают экологическую катастрофу местного масштаба, что сопровождается массовой гибелью птиц и морских животных, упадком рыболовства и т.д. Достаточно вспомнить аварию 18 марта 1967 г. танкера "Торри дсаньон" (под флагом Либерии) с грузом 117 тыс. т сырой нефти у берегов Корнуэлла (Великобритания). Он наскочил на рифы и вся нефть вылилась в море. Человечество впервые осознало тогда, какую опасность могут представлять аварии крупнотоннажных танкеров. При ликвидации аварии, для того, чтобы поджечь и таким образом уничтожить вылившуюся нефть, танкер бомбили с воздуха. Было сброшено 98 бомб, 45 т напалма и 90 т керосина. В результате катастрофы погибло около 8000 морских птиц. Аналогичные аварии с разливом большого количества нефти отмечались и в последующие годы, однако их количество имеет тенденцию к уменьшению. Например, в 1970 г. таких аварий было 29, в 1989 г. - 11 и в 1991 г. - всего 7 (крупные разливы нефти объемом 5000 баррелей или примерно 700 т). По данным береговой охраны США, сбросы нефти мировым торговым флотом в результате морских аварий сократилось с 1,47 млн т (1981 г.) до 0f57 млн т (1989 г.), из них аварийные разливы из танкеров уменьшились с 1,12 до 0,27 млн т (Пшенин, 1995). 253
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ Источник загрязнения Танкерный флот в том числе: сброс нефтесодержащих вод с балластом при мойке танкеров - погрузочно-разгрузочные операции - обслуживание в доках, работа двигателя, утилизация - аварии танкеров Остальное судоходство Добыча нефти на шельфе Атмосферный перенос с континентов Речной сток Неочищенные промышленные воды Прибрежная нефтеперерабатывающая промышленность Дождевая вода с городских территорий Естественные утечки нефти со дна Итого: 11.и 11 ■ . .I i . — Количество сброса млн т 1,46 0,55 0,42 0,19 0,30 0,50 0,05 0,30 0,04 0,20 0,10 0,12 0,25 3,02 % 48,3 18,2 13,9 6,2 10,0 16,5 1,7 10,0 1,3 6,6 3,3 4,0 8,3 100 Концентрация нефтепродуктов в различных районах Мирового океана колеблется в широких пределах: Тихий океан (северо-западная часть) - 0-200 мкг/л Атлантический океан (семеро- - 0-160 мкг/л восточная часть) Северное море - 0-350 мкг/л Средиземное море - 0-950 мкг/л Балтийское море - 0,8-8 мг/л В наибольшей степени от загрязнений страдают полузамкнутые моря с высокой интенсивностью судоходства. Так, на Средиземное море, которое составляет всего 0,7% площади океана, приходится до 17% всех загрязнений в океане. Среднее содержание нефти на поверхности Средиземного моря в 1990 г. составляло 38 мг/м2, в то время как 254
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ для Мирового океана в целом - всего 0,8 мг/м2. Поэтому для уменьшения загрязнения вод океана нефтепродуктами предпринимаются различные меры: создание танкеров с двойным дном и с более усовершенствованной конструкцией корпуса, намечены меры по защите берегов от аварийных разливов нефти в районах с интенсивным судоходством. На рис. 48 показаны экологические последствия загрязнения Мирового океана биогенными элементами, абиотическими и биотическими факторами. Отклики морских организмов на воздействие вредных веществ могут иметь негативные морфологические, физиологические, биохимические и этологические (поведенческие) эффекты, а при больших дозах и длительном воздействии даже к гибели гидробионтов. Так, при значительной концентрации нефти в морской воде отмечается уменьшение скорости роста у мидий и двустворчатых моллюсков, снижается плодовитость, сокращается продукция фито- и зоопланктона и пр. Загрязнение морской среды хлорированными углеводородами (пестициды, ДДТ, ПХВ) приводит ко многим заболеваниям морских млекопитающих, а также имеет негативные морфологические последствия (опухоли у рыб, аномалии позвоночника и деформация плавников у рыб, вирусные заболевания устриц, креветок). Увеличивающаяся антропогенная нагрузка на экосистему океана приводит к постепенной деградации морских биоценозов с последующими неблагоприятными медико-гигиеническими последствиями для человека. Радиоактивное загрязнение морей и океанов. Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются: загрязнения от испытаний ядерного оружия (в атмосфере до 1963 г.); загрязнения радиоактивными отходами, которые непосредственно сбрасываются в море; крупномасштабные аварии (ЧАЭС, аварии судов с атомными 255
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ реакторами); захоронение радиоактивных отходов на дне и др. (Израэль и др., 1994). Во время испытания ядерного оружия, особенно до 1963 г., когда проводились массовые ядерные взрывы, в атмосферу было выброшено огромное количество радионуклидов. Так, только на арктическом архипелаге Новая Земля было проведено более 130 ядерных взрывов (только в 1958 г. - 46 взрывов), из них 87 - в атмосфере. Эфтро- фиро- вание Нарушение устойчивости экосистемы I уЛ устойчивости |г-И с I ^/l экосистемы |\ | I >J Красные I I I | приливы |Л Анаэробиз среды Выпадение отдельных видов Биологические эффекты на уровне популяций и сообществ Биологические эффекты на уровне организмов Генетические, физиологические, биохимические, морфологические последствия Накопление патогенной микрофлоры фильтрующими гидробионтами Иммунологические [эффекты Гигиенические последствия Рис, 48, Экологические последствия загрязнения Мирового океана (по ЮА.Израэлю, 1984) Отходы от английских и французских атомных заводов загрязнили радиоактивными "Элементами практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево и Белое моря. В загрязнение радионуклидами акватории Ceseprforo Ледовитого океана некоторый 25G
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ вклад сделан и нашей страной. Работа трех подземных атомных реакторов и радиохимического завода (производство плутония), а также остальных производств в Красноярске-26 привела к загрязнению одной из самых крупных рек мира Енисея (на протяжении 1500 км). Очевидно, что эти радиоактивные продукты уже попали и в Северный Ледовитый океан. Воды Мирового океана загрязнены наиболее опасными радионуклидами цезия-137, стронция- 90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95, которые, обладая высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепям и концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая опасность как для гидробионтов, так и для человека. Различными источниками поступления радионуклидов загрязнены акватории арктических морей, так в 1982 г. максимальные загрязнения цезием-137 фиксировались в западной части Баренцева моря, которые в 6 раз превышали глобальное загрязнение вод Северной Атлантики. За 29-летний период наблюдений (1963-1992 гг.) концентрация стронция-90 в Белом и Баренцевом морях уменьшилась лишь в 3-5 раз. Значительную опасность вызывают затопленные в Карском море (около архипелага Новая Земля) 11 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, а также 15 аварийных реакторов с атомных подводных лодок. Работами III советско-американской экспедиции 1988 г. установлено, что в водах Берингова и Чукотского моря концентрация цезия-137 близка к.фоновым для районов океана и обусловлена глобальным поступлением данного радионуклида из атмосферы за длительный промежуток времени* Однако эти концентрации (0,1 Ku/л) были в 10-50 раз ниже, чем в Черном, Баренцевом, Балтийском и Гренландском морях, подверженных воздей- 9. Прикладная исологжя 257
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ ствию локальных источников радиоактивного загрязнения. Все вышеперечисленное показывает, что человек, вероятно, забыл: океан - это мощная кладовая минеральных и биологических ресурсов; в частности, он дает 90% нефти и газа, 90% мировой добычи брома, 60% магния и огромное количество морепродуктов, что важно при увеличивающемся населении нашей планеты. По этому поводу знаменитый исследователь Жак-Ив Кусто напоминает: "..Море -продолжение нашего мира, часть нашей Вселенной, владения, которые мы обязаны охранять, если хотим выжить'9. ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ - превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано ядерными взрывами и утечкой радиоактивных компонентов в результате аварий на АЭС или других предприятиях, при разработке радиоактивных руд и т.п. При авариях на АЭС особенно резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами (стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и др.)* В настоящее время, по данным Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ), число действующих в мире реакторов достигло 426 при их суммарной электрической мощности около 320 ГВт (17% мирового производства электроэнергии). На рис. 49 изображено количество действующих АЭС по отдельным странам мира и их доля в общем объеме вырабатываемой электроэнергии. Видно, что больше всего АЭС приходится на США - 110, затем следуют Франция, бывший СССР, Англия, Япония и т.д. Однако мировое лидерство в развитии атомной энергетики принадлежит Франции, АЭС которой вырабатывают около 75% всего объема электроэнергии (Хафель, 1990). "^рная энергетика, при условии строжайшего 258
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ выполнения необходимых требований, более или менее экологически чище по сравнению с теплоэнергетикой, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу (зола, диоксиды углерода и серы, оксиды азота и др.)- Так, во Франции быстрое наращивание мощностей АЭС позволило в последние годы значительно * уменьшить' выбросы диоксида серы и оксидов азота в секторе энергетики соответственно на 71 и 60%. В Японии для стабилизации энергообеспечения страны намечается в ближайшие два десятилетия построить около 40 новых АЭС, что удовлетворит 43% энергопотребностей (Будьков, 1993). Однако в целом в мире отмечена тенденция сокращения строительства новых АЭС. Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. по своим глобальным последствиям является крупнейшей экологической катастрофой в истории человечества. Суммарный выброс радиоактивных продуктов в атмосферу оценивается в 77 кг (для сравнения - при взрыве атомной бомбы над Хиросимой было выброшено 740 г радионуклидов), причем большая часть их отмечалась в радиусе до 300-400 км от станции. 70% выброса радиоактивных веществ попало на территорию Белоруссии. Искусственными радионуклидами была загрязнена значительная часть европейской территории СНГ площадью более 100 тыс. км2. В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 11 час (криптон- 85) до 24100 (плутоний-239). Особенно сильное воздействие «а природные экосистемы сказалось в радиусе 30 км от реактора, где полностью прекращена деятельность человека. В этой зоне сильно пострадали хвойные леса (в основном из сосны обыкновенной), которые наиболее чувствительны к радиации по сравнению 9* 259
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ с лиственными породами. Площадь погибших сосновых лесов составила 600 га, а пораженных - более 15 тыс. га (Природа, 1991, № 5). Произошло значительное загрязнение радионуклидами (стронций-90, цезий-137 и др.) бассейна Днепра и каскада его водохранилищ (Киевское, Каневское, Каховское и др.). Чернобыльскими радионуклидами были также загрязнены бассейны р. Дуная, Днестра, Волги, Дона и др. речных систем. В 1986 г. один из атмосферных путей переноса радиоактивных веществ достиг черноморского побережья Кавказа, причем очаги максимальных загрязнений совпали с районами выпадения обильных дождей. В почвах некоторых районов (Батуми, Чаква, Кобулети, Поти) зафиксированы значительные количества цезия-137, церия-144, руте- ния-103, йода-131 и др. (Малахов, 1991). Огромны экономические потери от Чернобыльской катастрофы: долгосрочное изъятие из хозяйственного оборота 144 тыЬ. га сельхозугодий, 492 тыс. га лесов, затраты на отселение жителей и т.д. В пострадавших районах резко повысилась заболеваемость анемией, сердечно -сосудистыми, легочными болезнями, участились вспышки инфекций, резко уменьшились показатели рождае- мости.и пр. (Савченко, 1991). Прошло более 8 лет с момента Чернобыльской катастрофы, однако ее последствия становятся все более ощутимыми. Особую угрозу для человека представляет изотоп йода-131 (период полураспада 8 дней), создающий значительную дозу облучения примерно в течение одного месяца после своего образования. Попав в организм человека, он концентрируется * щитовидной железе. В зонах радиационного загрязнения с уровнем более 40 260
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ D Число действующих реакторов П Доля в вырабатываемой] электроэнергии страна Франция Бельгия Юме. Корея Венгрия Швеция щ ШЬейцария Mf Испания Финляндия Тайвань ФРГ Болгария Япония Чехо-Словакия Англия США Канада СССР Аргентина ГДР ЮАР Югославия Нидерланды Индия Mi'^i'n^i.'hiiiiiiiM.iiiiiitiitii^iiiiiiiiiiii'j.m ш||1й111||111!и|||1Ц|'| 74.6 17 'Hlllii:MaiMli|ii:iii'iiffiff 161 !'ll'"i:ii'l'l',||i|lli:i|-i||l!i'lll| ЕЭ^о 049.8 ill'llllli'HMiMiiinibiy'iiiiT Т2 553^5 ■ilwi'Hili'i-iiiih мицшш и! 42 ^i)|'d!|liyj|i|i'!l ^ШИРЯМИ ИЕ338.4 |SBiia35.4 Ш ,||1Т|ННШ,!Н№'1'1ИМ'1Ч35.2 "34.3 •Ы5^И21.7 120 Рис, 49, Количество действующих АЭС в мире и их доля в общем объеме вырабатываемой электроэнергии (начало 1990 г,) 261
ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНОЕ БИОСФЕРЫ Ku/км2 у взрослых и детей отмечались симптомы "чернобыльской болезни": головная боль, сухость во рту, увеличение лимфоузлов: возросли случаи рака гортани и щитовидной железы (Карасев, 1994). Этот изотоп внес свою лепту в облучение населения региона, однако даже МАГАТЭ практически не учла опасность радиационного "йодного удара"... В результате Чернобыльской катастрофы радиоактивными облаками была покрыта значительная часть Европы, при этом особенно пострадали Польша, Румыния, Финляндия, Швеция, Венгрия, Австрия, Турция и др. Во всех этих странах фиксировались значительные радиоактивные загрязнения окружающей среды. Поэтому во многих странах стали задумываться о возможностях и последствиях использования атомной энергии, в частности в Швеции, Англии, Италии, Бразилии, Мексике, правительствами были приняты решения о запрещении строительства АЭС. В то же время в ближайшие годы в таких странах, как Китай, Иран, Польша, Куба намечается ввод новых АЭС. Возможно, в некоторых случаях пока ядерная энергетика необходима, но только при условии обеспечения приемлемого уровня экологической безопасности. Однако для определения этого уровня нужны достоверные фактические данные. По этому поводу А.В.Яблоков (1995) отмечает: "Надо организовать глубокие (и честные!) научные исследования по влиянию радиации на живую природу и человека на базе уникальных ситуаций, данных нам трагической историей... Эти данные нужны не только России, они нужны всему мировому сообществу, чтобы объективно оценить масштабы опасности радиоактивного загрязнения". 262
ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ - любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (главным образом микроорганизмы), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, выходящий? за рамки обычного, и вызывающий загрязнение среды. Они бывают: естественные (природные), Антропогенные, а также первичные (непосредственно из источника загрязнения) и вторичные (в ходе разложения первичных, или химических реакций). Еще выделяют загрязнители стойкие (неразлагающиеся), которые аккумулируются в трофических цепях. Поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных); нарушение устойчивости природных биогеоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений и пр.); вред для здоровья человека и т.д. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а токсичные соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются. Если в 40~х годах нынешнего столетия еще доминировали натуральные продукты (хлопок, шелк, шерсть, мыло, пища свободная от добавок, каучук), то в настоящее время в промышленно развитых странах они заменены синтетическими, которые трудно разлагаются и загрязняют окружающую среду. Это прежде всего синтетическое волокно, моющие средства (детергенты, отбеливатели), пища с добавками, минеральные удобрения, синтетический каучук и пр. (Миллер, 1993). Особенно много загрязнителей в окружающую среду поставляет получение энергии в результате сжигания ископаемого топлива. Человек, высво- 2G3
ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ бождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе (рис. 50). Отходы производства и загрязнители (окись углерода, окислы азота, углеводороды, твердые частицы и пр.) атмосферы нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.)« Рис. 50. Участие антропогенных загрязнителей атмосферы в круговороте веществ (по С.Сингеру, 1972) Большое количество загрязнителей в атмосферу поставляют различные отрасли промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150 тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т никеля, кобальта, ртути и т.д. Так, Норильский горно-металлургический комбинат ежегодно в атмосферу выбрасывает только сернистых соединений около 2200 тыс. т, 264
ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ что приводит к гибели растительных сообществ, создавая серьезную угрозу живым организмам. Так, в радиусе 120 км от комбината отсутствует естественное возобновление деревьев, а ежегодный прирост и первичная биологическая продуктивность минимальны. Загрязнители воды - вре химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гид- робионтов. Среди загрязнителей водной среды выделяют: легко наддающиеся разложению органические вещества (бытовые стоки); трудно или совсем не поддающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свиоща, ниобия и др.)* Много загрязнителей дают различные отрасли промышленности, так в табл. 30 указаны приоритетные загрязнители водных экосистем по основным отраслям промышленности. 30. Приоритетные эагрлатттеяш водных экосистем, но отраслям промышленности (по С.В.Ят+ояеез и др., 1994) Отрасль промышленности Целлюлозно-бумажный комплекс, деревообработка Нефтегазодобыча, Машиностроение, металлообработка, металлургия Химическая, нефтехимическая сасвасвавввапаавввававзп Преобладающе* гады загрязнителей Органические вещества (лигнины, смолистые и жирные вещества, фенол, метилмеркаптан и др.)» аммонийный азот, сульфаты, взвешенные вещества Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды вцЯнэеямв вйетсины* вввняеввкыо вепхества, цнашдос, аммениАввый азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, фотореагенты. Фенолы, нефтепродукты, CtlAB, полициклические ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, взвешенные вещества. 265
ЗАКАЗНИКИ ———— ' '■ ■■ ■ Отрасль промыш- Горнодобывающая, угольная Легкая, текстильная, пищевая Преобладающие виды загрязнителей Флотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества Столько же загрязнителей в окружающую среду поставляет сельское хозяйство, так одних только пестицидов в мире насчитывается более 1500 препаратов (в России пока применяется лишь 150- 160). Особую опасность вызывает применение фосфорорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие ядовитые вещества, приводящие к массовой гибели птиц (скворцов, дроздов, сизых голубей и др.)- ЗАКАЗНИКИ - участки природных территорий, в пределах которых (постоянно или временно) запрещен^ отдельные виды и формы хозяйственной деятельности человека для обеспечения охраны одного или нескольких ценных объектов живой природы или живописных типов ландшафта. В СНГ в настоящее время около 3000 заказников, занимающих площадь около 40 млн га. Они могут быть различного назначения: комплексные, ботанические, геологические, гидрологические, зоологические и др. В нашей стране система заказников широко используется в охотничьем хозяйстве и служит средством увеличения численности охотничьепромыс- ловых животных. Республиканские заказники организуются сроком до 10 лет, а местные до 5 лет. В случае необходимости срок заказа может быть продлен. ЗАПОВЕДНИКИ - особо охраняемые территории (и акватории), полностью исключены из любой хозяйственной деятельности ради сохранения в нетронутом виде природных комплексов (эталонов природы), охраны редких и исчезающих видов растений и животных. На конец 1988 г. на, территории бывшего СССР имелось 164 заповедника, общая площадь которых составляла 266
ЗАПОВЕДНИКИ около 22 млн га. Четыре заповедника (Путоранский, Таймырский, Усть-Ленский, Кроноцкий) имеют площади более 1 млн га каждый, основная же масса их от 10 до 60 тыс. га каждый. Заповедники расположены в различных прирэдных зонах (табл. 31), причем достаточное их количество приходится на таежные, широколиственные, влажные субтропические и пустынные типы ландшафтов. Низкая обеспеченность заповедниками характерна для наиболее освоенных территорий (степи, лесостепи), совсем они отсутствуют в арктических, лесотундровых и полупустынных ландшафтах территории страны. В настоящее время в России имеется 84 заповедника, причем самый крупный Б.Арктический имеет площадь 4,2 млн га Созданы новые - Ботчинский (Хабаровский край), Полистовский «(Псковская обл.), Рдейский (Новгородская обл.) и т.д. 31. Распределение заповедников по основным типам ландшафтов территории бывшего СССР (по Л.Г.Исаченко, 1989) ———г—' ' —^——-——, Типы ландшафтов Арктические Тундровые (европейские, сибирские) Лесотундровые ! Северотаежные Среди етаежные Южнотаежые Подтаежные Широколиственные лесные (европейские) Широколиственные лесные (дальневосточные) Лесолуговые курило-камчатские Лесостепные Степные (восточноевропейские) Степные (казахстанские и центрально-азиатские) Коли- чество - 2 - 5 10 5 22 15 7 1 в 8 5 Площадь тыс. га - 2144 1230 8312 729 614 634 666 1099 77 94 Un 2G7
ЗАПОВЕДНИКИ БИОСФЕРНЫЕ т " i i ^^——^—ваааав^аащ Типы ландшафтов Полупустынные Пустынные (казахстанские, туран- ские) Влажные субтропические (закавказские) Средиземноморские (крымско- кавказские и закавказские) Пустынно-степные (закавказские) Количество 27 12 14 1 11 Площадь тыс. га 1551 94 137 1 127 ЗАПОВЕДНИКИ БИОСФЕРНЫЕ - охраняемые, наиболее характерные, эталонные участки биосферы в различных географических зонах Земли. Всемирная система 3. б. начала создаваться с 1973 г. в рамках Международной научной программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера". В настоящее время в мире имеется около 300 биосферных заповедников, а в бывшем СССР статус биосферных (с получением* сертификата ЮНЕСКО) получили 22 заповедника: Кавказский, Центрально-Черноземный, Сихотэ- Алинский, Приокско-Терраоный, Репетекский и др. Они предназначены для сохранения в естественном виде природных экосистем и их генофонда, а также для постоянного и всестороннего контроля за состоянием и ходом различных процессов на неизмененных (или слабо измененных) типичных участках биосферы. Принципиальная схема такова: в центре - ядро (абсолютно охраняемая территория), вокруг которой выделяется буферная зона (охраняемая, на которой час- тично ограничивается хозяйственная деятельность), а за ней идет зона обычного, ио строго рационального, хозяйственного имюльодшгая территории. 3. б. - это охраняемые территории, на которых защита природы сочетается о фундаментальными научными исследованиями-* области окружающей среды. Для экологического мониторинга важное зна- 268
с ЗАПОВЕДНО-ОХОТНИЧЬЕ ХОЗЯЙСТВО чение приобретает наличие в пределах этих заповедников или неподалеку от них научно-исследовательских стационаров, позволяющих проводить наблюдения и измерения степени загрязнения и их воздействия на ,экосистемы. Так, Прйокско- Террасный биосферный заповедник утвержден в комплексе с биосферной станцией Института агрохимии и почвоведения АН СССР, а Центрально- Черноземный - в комплексе с Курской экспериментальной станцией Института географии АН СССР ("Курьер ЮНЕСКО", май 1981). Как отмечает акад. В.Е.Соколов, биосферный заповедник знаменует новый этап охраны природы, выходя за рамки сохранения, он предусматривает более активное изучение вопроса использования и преобразования человеком природных экосистем. ЗАПОВЕДНО-ОХОТНИЧЬЕ ХОЗЯЙСТВО - участок территории, выделенный для интенсивного воспроизводства дичи и предназначенный для проведения строго регулируемых охот. На нем также ведется ограниченное лесное хозяйство, и на его территории проводятся научные исследования. Наибольшее количество З.-о.х. отмечается на Украине (Азово-Сивашское, Днепровско-Тетеревское, За- лесское, Крымское), а также в Молдавии (Реденский лес), в Белоруссии (Беловежская пуща) и др. Так, Азово-Сивашское заповедно-охотничье хозяйство расположено у северо-западного побережья Азовского моря, на косе Бирючий остров и на островах восточной части Сиваша (площадь более 34 тыс. га, из них на акваторию приходится чуть более 25 тыс. га). В 1975 г. оно было отнесено к водно- болотным угодьям международного значения как важнейшее местообитание водоплавающих птиц. Весьма разнообразны птицы (фазан обыкновенный, серая куропатка, бекас, журавль-красавка, многочисленные виды настоящих уток, чирки, нырки и др.)- Здесь ежегодно выводится около 2G9
ЗЕМЕЛЬНЫЙ ФОНД ПЛАНЕТЫ 1500 настоящих уток, около 1000 нырковых уток и др. Проводится большая научная работа по акклиматизации ценных промысловых млекопитающих (благородный олень, лань Даниэла, муфлон, заяц-русак и др.)- Здесь хорошо размножается фазан, привезенный из питомника Холодная Гора в Крыму; в настоящее время поголовье фазанов составляет более 1700 особей. ЗЕМЕЛЬНЫЙ ФОНД ПЛАНЕТЫ - по данным ФАО мировой земельный фонд составляет 13,4 млрд га. Он подразделяется на: возделываемые земли (пашня и плантации) - примерно 1,5 млрд га (11%), пастбища - 3,2 млрд га (24%), леса и кустарники - 4,07 млрд га (31%) и прочие земли (пески, каменистые пространства, селитебные земли и др.) - 4,4 млрд га (34%). На рис. 51 показана структура земельного фонда отдельных материков. Видно, что зарубежная Европа с ее высокой плотностью населения имеет самый высокий в мире процент пашни около 30%* Для Южной Америки в структуре земельного фонда характерно преобладание территорий, занятых лесами и кустарниками - 929 млн га (53%), а для Австралии - пастбищ - 460 млн га (55%). Для Африки характерно преобладание в структуре земельного фонда - прочих земель (пески, каменистые пространства и пр.) - 1316 млн га (45%). Однако антропогенные воздействия на почвенный покров планеты приводят к умень- шеникг площади земельных угодий (примерно 8 млрд га в год) путем их перевода в сферу несельскохозяйственного использования. В целом в мире за период с 1961 по 1983 гг. обеспеченность возделываемыми землями человечества снизилась на душу населения с 0,45 до 0,31 га (Горшков, 1987). Земельный фонд бывшего Союза на 1 ноября 1989 г. составлял 2231 млн га, из них площадь сельскохозяйственных угодий достигала 603 млн га (или 27% от общей площади земельного фонда 270
Площадь {%) ЗЕМЕЛЬНЫЙ ФОНД ПЛАНЕТЫ Площадь (млн. га) О 200 400 t 600 ^ 8д00| 1000 1200 Зарубежная Европа Зарубежная Азия Северная Америка Южная Америка Y/////////A lllMWIjIifPiriiuhiJIIMIIIinil ■ «••i|l>l'<4<l'l|l>l|l,«,ilall,.<l<l<|l i j..,...«.<i.i....M'..i.:,.,......;i mm ШЯ '.'^'''/У'у'??":'^^!^^',-'^'- хш. Щ*ш <• * « « * * * 4 * |ЫшлЙПН^^ И^ЛЧЧ^^Ч-":'^:.;':/::-;: Р K******vj |<|Щи«Л ..•: rV.v.w-. .\t:<Xl3iel ^-1 Е)-2 |&3 Щ-4 Африка Австралия (с Океанией) Рис. 51. Структура земельного фонда материков. 1 - пашня, 2 - пастбища, 3 - леса и кустарники, 4 - прочие земли страны), на лесопокрытую территорию приходилось 33% и на прочие земли около 40%. Из сельхозугодий на пашню приходилось 226 млн га (10%), на пастбища - 335 млн га (15%) и т. д. Однако для земледелия неблагоприятным было то, что почти 271
ЗООПАРК 70% всех сельскохозяйственных угодий (в том числе 60% пашни) находятся в аридных районах. В России в 1990 г. площадь сельскохозяйственных угодий составляла 222 млн га, в том числе пашня - 132 млн га (примерно 8% от мировой). Однако большая часть пашни (100 млн га) находится в семиаридных условиях с режимом неустойчивого увлажнения. В этих же зонах располагаются основные пастбищные земли, занимающие 65 млн га. На Россию приходится около 45% площади внетропических лесов Северного полушария, их площадь достигает 770 тыс. га. Общая площадь земель, охваченных процессами эрозии, в России составляет 82 млн га (или 37% от площади сельхозугодий). ЗООПАРК (зоологический парк) - Культурно-просветительное учреждение, предназначенное преимущественно для содержания (в неволе или полувольно), показа и разведения, как правило, диких животных. В них также ведется определенная научно- исследовательская работа в области анатомии, физиологии, этологии и по сохранению генетического фонда редких и исчезающих видов животных. Зоосад отличается от зоопарка меньшей территорией. Для содержания, демонстрации, а иногда и показа дрессированных морских животных (китов, дельфинов и др.) организуются океанариумы. Так, в 1990 г. в Осаке (Япония) был открыт один из крупнейших океанариумов в мире (площадь около 2657 м2, емкость свыше 100 млн л). В нем демонстрируются более 300 видов морских млекопитающих, рыб, птиц, амфибий, рептилий и беспозвоночных. Аналогичный океанариум построен на р. Миссисипи у Нового Орлеана (США), где демонстрируются разнообразные обитатели рифов Карибского моря (песчаные акулы, рыба-пила, аллигаторы, рыба-молот, анаконда и др.). Исторически' зоопаркам предшествовали зве- 272
ЗООПАРК ринцы для содержания животных, которые существовали в Древнем Египте, а также около трех тысячелетий назад в Китае и в античной Греции. Зверинец, созданный в Швеции в 1561 г. и существовавший еще при жизни основателя зоологической и ботаничес'кой систематики Карла Линнея, побудил его к разработке научной номенклатуры диких животных. Одним из старейших (возник в 1560 г.) и сохранившихся до наших дней является зоосад в окрестностях Вены. Чуть позже появился зоопарк в Париже, в котором экзотических животных изучали знаменитые естествоиспытатели Бюффон, Ламарк и Кювье. К концу XIX в. в Западной Европе уже было 26 зоопарков. В настоящее время во воем мире насчитывается около 1000 зоопарков и океанариумов (Гржимек, 1988). В современных зоопарках ведется титаническая работа по разведению редких видов животных, например, зоопарк Лейпцига поставил в различные города Европы примерно 1000 львов, зоопарк в Базеле прославился разведением карликовых бегемотов, в Праге лошадей Пржевальского и зебр, во Франкфурте-на-Майне - страусами нанду и эму и т.д. Всего в зоопарках мира содержатся тысячи видов животных, в частности только в Берлинском зоопарке - более 2200 видов животных. За столетия своего существования зоопарки освоили уход практически за любыми животными, однако некоторые виды довольно трудно содержать в зоопарках. Сумчатые медведи коала, помимо Австралии, в настоящее время содержатся лишь в зоопарке г. Сан-Диего (Калифорния), там в их распоряжении рощица эвкалиптов (коалы едят лишь свежие листья этих деревьев). Очень разборчивы в еде животные, питающиеся муравьями и термитами, в частности, муравьеды, земляные волки и др. Отдельные виды обезьян в неволе не дают потомство, однако все четыре вида 273
ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ человекообразных обезьян вполне процветают сегодня в зоопарках и рождают детенышей. Огромна просветительная роль зоопарков, которые привлекают внимание общества к необходимости охраны крупных животных, находящихся в опасности. Именно благодаря зоопаркам и путем целенаправленного разведения зубра (в мире его популяция достигает 2000 особей) удалось спасти для потомков этого последнего дикого быка Европы. В зоопарках сохранились такие животные, как олень Давида, белохвостая антилопа гну, гавайская игуана, фазан Свайна, арабская антилопа орикс и др. МСОП разработал программу разведения редких животных и поручил их разведение определенным зоопаркам мира. Б.Гржимек отмечал, что "современные зоопарки представляют единственный шанс спасения и сохранения некоторых видов животных для будущих поколении". ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ учет количества, качества, динамики запасов и степени эксплуатации естественных ресурсов для составления различных статистических отчетов, программ охраны и рационального использования. Инвентаризация нарушенных земель включает: учет и картографирование, определение их площадей и качественного состава. Инвентаризация лесных ресурсов включает: статистический учет лесных площадей, степени лесистости, качественного состава лесов, запасов древесины, ежегодного ее прироста, степени вовлечения лесов и эксплуатацию, системы организации лесного хозяйства и т.д. В 1990 г. организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (ФАО) провела повторную (после 1980 г.) инвентаризацию влаж- нотропических лесов в €2 странах с использованием космических снимков. Установлено: за период 1981-1990 гг. в мире произошло сокращение площади лесов с 1450 до 1282 млн га. Суммарные 274
ИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ среднегодовые темпы обезлесивания в мире составили 1,2% (для Африки - 1,7%, Азии - 1,4% и для Америки - 0,8%). Если в середине 80-х годов ежегодно уничтожалось около 11 млн га влаж- нотропических лесов* то в 1990 г. - уже 16,8 млн га, т.е. темпы обезлесивания значительно возросли (Ланли и др., 1991). Значительный интерес представляют результаты инвентаризации повреждений лесов на территории ФРГ, которые систематически проводятся с 1984 г. Так, в 1986 г. на 54% лесопокрытой площади (это 4 млн га) деревья были ослаблены или повреждены. В динамике повреждений хвойных пород наметилась тенденция к замедлению, тогда как у лиственных пород она значительно возросла. Аналогичные исследования стали проводится во многих странах мира, включая и Россию. ИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ - качественное обнаружение и количественное определение физико-химических веществ в объектах окружающей природной среды. Помимо биоиндикаторов существуют ландшафтные индикаторы (рельеф, поверхностные воды, снег и лед, торф и др.), позволяющие определять степень загрязнения внешней среды различными антропогенными токсикантами. Основное требование, предъявляемое к природным индикаторам, - способность отражать (фиксировать) воздействие и сохранять его в "памяти" с минимальной трансформацией до времени опробования. Снег один из наиболее информативных и удобных индикаторов техногенного воздействия на геосистемы через атмосферу; era достоинство - повсеместное распространение зимой на большей части России. Основы методики были еще заложены в 20-30-х годах при исследованиях металлургических центров страны. Как правило, проводится в конце зимы (в период максимального снегостояния), 275
что позволяет рассчитать поступление природного и техногенного вещества на единицу времени, а также экстраполировать полученные результаты за весь год. Торф - по сравнению со снегом не только пространственный, но и временный индикатор загрязнения, так как торфяные болота накапливают информацию о загрязнении окружающей среды за длительный период времени. Наиболее достоверные данные дают верховые болота, в связи с низким геохимическим фоном и замедленным биологическим круговоротом. Информативность осушенных болот при изучении динамики загрязнения значительно снижается (Дончева, Казаков и др., 1992). В качестве индикаторов нарушений геосистем широко используется растительность, в частности к оптимальным индикаторам ранних стадий нарушения ландшафтов лесной зоны относится эпифитная лишайниковая и моховая растительность. Хорошим индикатором при изучении ответной реакции на техногенное воздействие служит почва, включая почвенную микрофлору. Ландшафтная индикация позволяет определять степень воздействия промышленных объектов на окружающую среду и давать рекомендации по их расположению с учетом типа природных зон. Рассмотрим в качестве примеру воздействие ТЭС на природную среду. В нашей стране на долю тепловых электростанций, производящих около 80% всей электроэнергии, приходится 27% всех промышленных выбросов в атмосферу. Их воздействие проявляется: дымовые выбросы (пыль, диокид серы, окислы азота, сероводород, углеводороды, зола и пр.), тяжелые металлы и др. Выбросы большого количества соединений серы в районах ТЭС приводят к подкислению атмосферных осадков, отрицательно влияющих на природные ландшафты. Особенно неблагоприятное влияние оказывают ТЭС (на жидком и газообразном 27Г>
ИНТРОДУКЦИЯ топливе) с кислыми выбросами в горных районах лесной зоны. Здесь преобладают в составе растительности хвойные породы, из которых меньше всего повреждаются пихта и лиственница сибирская. Зачастую происходит отмирание коренных хвойных пород на расстояние 3 км от ТЭС и на их месте формируются вторичные березняки. Нарушения же хвойных пород морфологически фиксируются до 10-12 км от ТЭС. В степной и лесостепной зонах влияние кислых и щелочных выбросов (ТЭС на твердом топливе) сказывается в меньшей степени. Это связано с тем, что кислые выбросы тепловых электростанций нейтрализуются черноземами, каштановыми и серыми лесными почвами, которые обладают высокоемким комплексом и нейтральной реакцией рН. Все это указывает дм то, что при оденке воздействия ТЭС на природные ландшафты, предпочтительнее их размещать на жидком топливе в южных степных и лесостепных районах, а на твердом - в лесной зоне. Это позволит значительно уменьшить воздействие ТЭС на окружающую природную среду. ИНТРОДУКЦИЯ - внедрение какого-то нового вида растений или животных в местные природные (биоценозы) или агроценозные комплексы. Интродукция - начальный этап акклиматизации, являющийся одной из мер по обогащению охотннчье-промысловой фауны и сохранений) редких видов. На территории СССР было интродуцировано более 50 видов промысловых животных, а с помощью реакклиматизации (искусственное возвращение в какую-то местность исчезнувшего там вида) восстановлены и расселены популяции соболя, бобра, дикого кабана, оленя, зубра и др. В заповеднике "Аскания-Нова", расположенном среди отепных пространств Причерноморской низменности, из числа интродуцированных видов - 7 видов животных (лошадь Пржевальского, кулан туркменский, зебра Гартмана, зубр, бантенг, винторогий козел, гривистый баран) и 8 видов птиц (краснозобая казарка, 277
ИНТРОДУКЦИЯ сухонос, белошей, горный гусь, белый гусь, фламинго, утка-мандаринка, фазан Свайно) занесены в "Международную красную книгу" и "Красную книгу СССР". Кроме того, из "Аскании-Нова" вывезены охотничье- промысловые виды животных для вольной акклиматизации в различных райоцах нашей страны (220 степных благородных оленей, 280 ланей, 100 муфлонов и др.)- Примеры восстановления некоторых млекопитающих даны в табл. 32. 3? Примеры успешного восстановления некоторых млекопитающих (по А.В.Яблокову, СА.Остроумову, 1985) Вид Бобр европейский (СССР). Зубр (Польша, 1 СССР, ГДР) Амурский тигр Азиатский калан (СССР) Степной бизон (США) Бенгальский тигр (Индия, Бангладеш) Южный белый носорог (ЮАР) Коала (Австралия) Викунья (Перу, Чили* Боливия) Сайгак (СССР) Численность начальная* сотни тыс. десятки тыс. 1 несколько сот около 15 тыс. несколько млн около 40 тыс. десятки тыс. несколько сот тыс. около 200 тыс. несколько тыс. минимальная около 700 (20-е гг.) 48 (1927 г.) 1 30 (1935 г.) около 900 (50-е гг.) 20 (1893 г.) 1827 11972 г.) 10 (1900 г.) несколько сот (1937 г.) 6200 (1965 г.) около 1500 1 (20-е гг,) современная (середина 80-х гг.) 150 тыс. более 2000 около 200 более 7000 более 10 тыс. более 4000 3000 более 60 тыс. | более 100 тыс. около 1,5 млн * До начала подавляющего антропогенного воздействия. 278
ИРРИГАЦИЯ Также имеются многие положительные примеры интродукции животных, особенно насекомых, для биологической борьбы с различными нежелательными растениями. Еще в 30-х гг. нынешнего столетия в Австралии после успешной интродукции бабочки - кактусовой огневки - удалось возвратить огромные площади сельскохозяйственных земель, ранее занятых колючими кактусами (опунцией). В последние годы во многих водоемах земного шара, режим которых нарушен антропогенной деятельностью (прежде всего обильное поступление биогенных веществ), отмечается массовое нашествие водных сорняков: водный гиацинт, папоротник - сальвиния назойливая, элодея канадская и др. (Барретт, 1989). Они способны быстро расти и размножаться, нанося значительный социально-экономический ущерб, особенно в странах Африки, Азии и Австралии. Так, сорняк (сальвиния назойливая) значительно распространился в водохранилище Кариба на р. Замбези (Африка), где в период своего массового развития покрывает площадь водной поверхности до 1000 км2 (при общей площади водохранилища в 4450 км2). Поэтому для борьбы с саль- винией в пресноводные водоемы этих регионов завезли (интродуцировали) новый вид насекомого (жука-долгоносика) из Бразилии, питающегося исключительно этим растением. Это насекомое помогло уничтожить огромные массы водных сорняков в водоемах Австралии, Намибии, Индии, Новой Гвинеи и др. Для борьбы с водным гиацинтом использовали млекопитающее - ламантин из семейства сирен; интродукция этого водного животного в тропические водоемы позволила уничтожить огромные массы водных сорняков и улучшить гидрологический режим водоемов. ИРРИГАЦИЯ - искусственное орошение, технологический прием в сельском хозяйстве для улучшения водного режима растений, означающий ис- 279
ИРРИГАЦИЯ пользование дополнительной воды в нужные сроки. Существует много способов орошения: дождевание, сплошным напуском, по бороздам, импульсное (многократная в течение суток подача небольших количеств воды дождеванием по мере надобности), лиманное, капельное (или "микроирригация") и др. Наиболее эффективным и экономным методом является подпочвенное капельное орошение. По оценкам ФАО с 1950 г. площадь орошаемых земель во всем мире увеличилась в 3 раза и в настоящее время достигла 270 млн.га. Во многих странах мира отмечена тенденция увеличения площадей орошаемых земель, в том числе и в бывшем СССР: в 1980 г. она составляла 17487 тыс. га, а в 1987 г. - возросла до 20485 тыс. га. В целом в нашей стране преобладает водоемкий поверхностный способ полива (по бороздам и полосам) - им орошается около 60% земель (особенно в среднеазиатских республиках). Орошение методом дождевания проводится^ на площади 7,7 млн га (около 40% политых земель). Наиболее во- досберегающие технологии полива (капельное и др.) внедрены пока на незначительных площадях (Охрана окружающей среды..., 1989). В России площадь орошаемых земель составляет 6,3 млн га (или 6300 тыс. га). Из-за низкого качества проектов и строительства оросительных систем, недостатков в техническом обслуживании, чрезмерных норм полива - состояние этих земель бедственное. Происходит процесс подтопления земель, повышение уровня грунтовых вод и как следствие, заселенна сельскохозяйственных угодий. В целом по России 32% орошаемых земель требуют улучшения. Если в Северной Америке деградированных орошаемых земель 28%, в Европе 280
ИРРИГАЦИЯ - 16%, в Австралии - 13%, то в нашей стране их значительно больше - около 35%. На орошаемых землях интенсивно идут антропогенные процессы, которые ежегодно выводят из оборота тысячи гектаров сельхозугодий. Как видно на рис. 52, создание временных и постоянных оросительных систем приводит к изменению режима поверхностного стока и к повышению уровня грунтовых вод. Исходная поверхность (до орошения) Планировка орошаемых земель Создание постоянных оросительных каналов Создание временных оросителей > Образование яовеаяиоетп с антропогенным рельефом Изменение режима поверхностного атома вод Ирригационная эрозия ЗЕ Суффоэионно- просадочные явления! Повышение уровня грунтовых вод Забола Засоления "Оживление" старых и образование новых форм размыва (овраги, промоины) Деформация оросительных каналов, образование суффозиониых и проселочных впадин Развитие аккумулятивных форм рельефа з_±: Усиление дефляции о образованием форм выдувания I Рис. 52. Антропогенные процессы на орошаемых землях (по П.Ф.Молодкину, 1992) .Практика показала, что почти половина оросительных вод теряется на фильтрацию в грунт, вызывая подъем уровня грунтовых вод и заболачивание орошаемых земель. В семиаридных и аридных условиях при подъеме вод фиксируется засоление почв и значительно усиливаются дефляционные процессы. Рельеф заболачиваемых участков 281
КАДАСТР развивается по пути его выравнивания за счет аккумуляции делювиального, эолового и другого материала (Молодкин, 1992). Это доказывает, что ирригация не только усложняет морфологию степных пространств, но и коренным образом изменяет механизм развития современных рельефообразующих процессов.Кроме того, ирригация представляет опасность для нарушения устойчивости агроценозов, которые характеризуются повышенными величинами выноса питательных элементов (азота, калия, магния, кальция) в отличие от естественных ландшафтов. Выход только один применение водосберегающих технологий полива (см. микроирригация). КАДАСТР - систематизированный свод данных, включающий качественную и количественную опись объектов и явлений, в ряде случаев, с их социально-экономической оценкой. Составляется периодически или путем непрерывных наблюдений над компонентами природной среды, причем может иметь рекомендации по их использованию и охране. Различают земельный, водный, биологический, лесной, медико-биологический, рекреационный, природных ресурсов и др. Кадастр земельный включает сведения о природном и хозяйственном использовании земель, их состоянии, учет их количества и качества, данные регистрации землепользователей, рекомендации по эффективному использованию и охране земель и т.д. Кадастр водный - это свод сведений о водах региона или бассейна, содержащий данное о реках, озерах, прудах, болотах, морях, ледниках и подземных водах. Особое значение приобретают государственные кадастры природных ресурсов: первичных источников (земля, вода, недра, биологические ресурсы); сырья по видам ресурсов, вовлекаемых в промышленное производство; кадастры отходов и вторичных ресурсов и пр. (Экоинформа- тика, 1992). Разработка и внедрение таких ка- 282
КАНЦЕРОГЕНЫ дастров позволит создать в нашей стране предпосылки для решения проблем ресурсосберегающих технологий и по рациональному использованию природных ресурсов. КАНЦЕРОГЕНЫ (от лат. и греч. - рак, происхождение) физические, ' химические, биологические вещества или агенты, способствующие , развитию злокачественных новообразований или их возникновению. В настоящее время в биосфере известно более 500 канцерогенных веществ. Среди химических компонентов наиболее экологически опасными являются полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен, метилхолантрен, ди- метил и др.)» нитрозосоединения, эпоксиды, ароматические амины и пр. Самым сильным канцерогеном среди известных веществ является бенз(а)пирен. Синтез его происходит при перегонке угля, нефти, сланцев, при сгорании их в отопительных системах, в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, при сжигании бытовых отходов и т.д. На территории бывшего Союза за период 1985- 1990 гг. обобщены результаты мониторинга бенз(а)пирена на основе изучения загрязнения снежного покрова (на 350 станциях). Из 148 обследованных городов в 117 концентрация данного канцерогена, осредненная за годовой период, превышала ПДК. Наиболее высокие концентрации (10-15 ПДК) бенз(а)пирена фиксировались в городах, где имеются крупные заводы по производству алюминия (Братск, Красноярск, Новокузнецк). Уровень загрязнения в 6-10 ПДК характерен для городов с предприятиями черной металлургии (Магнитогорск, Мариуполь» Челябинск). Оценка антропогенного выброса для всей территории страны составила 127 т/год, из них на чернзгю и цветную отрасли промышленности пришлось около 40%, на бытовое отопление - 26%, на химическую промышленность - 16% и т.д. (Израэль, 283
компост Василенко и др, 1992). Большинство канцерогенных веществ одновременно являются и мутагенными, т.е. вызывающими появление мутаций в популяциях живых организмов. К мутагенам относятся многие пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды, вирусы, бактерии и пр. Причем канцерогены и мутагены способны увеличивать свои концентрации при движении по трофическим (пищевым) цепям. Поэтому особое значение приобретает контроль за состоянием канцерогенного загрязнения окружающей природной среды. КОМПОСТ - удобрение, получаемое в результате микробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения, в том числе бытовых отходов и др. Он, в зависимости от способа производства, исходного материала и добавок (культуры бактерий, каменная мука), имеет различное содержание питательных веществ. Компост представляет собой гумусоподобное почвоу- лучшающее средство, причем при компостировании составляются торфо-навозные, торфо-фосфо- ритные смеси, включающие также отходы и отбросы сельского хозяйства, Городской мусор и пр. В компостных установках процесс разложения целенаправленно регулируется: создается температура до 70°С, при которой погибают микробы и семена сорных растений. Компостирование - довольно рациональный способ ликвидации отходов, почти не оказывающий отрицательного воздействия на окружающую среду. Компост применяется в сельскохозяйственном производстве во многих странах, в том числе и в нашей стране. Однако в некоторых промышленно развитых странах от него отказываются, в виду содержания в нем значительного количества тяжелых металлов (см. табл. 33). Поэтому во избежании загрязнения компоста тяжелыми металлами их стараются удалить из бытовых и коммунальных ртходов еще до процесса компости- 284
КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ рования. Компост часто применяют вместо остродефицитных органических удобрений (навоз, торф), что позволяет улучшить почвы и получить более высокие урожаи сельскохозяйственной продукции. 33. Содержание и коэффициент концентрации тяжелых металлов в компосще иг бытового мусора промышленных городов (по данным Ю.Е.Саета и др., 1990) Элемент Ртуть Серебро Цинк Висмут Свинец Кадмий Медь Вольфрам Молибден Никель Кобальт Пределы содержаний (мг/кг) 2-7,5 1,1-4,7 1144-1997 6-10 158-646 2-7 108-535 3-6 1-4 6-38 3-11 Коэффициент концентрации относительно клпркп 200-750 11-43 23-40 20-30 6-25 6-23 4-20 3-6 1-4 0,3-2 0,4-1,5 КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ (ПДК) максимальное количество среднего вещества в окружающей среде, практически не влияющее отрицательно на живые организмы, в т.ч. и человека. Это основные показатели, использующиеся для контроля качества воздуха и водной среды. Причем существует раздельное нормирование Содержания вредных примесей в воздухе: в рабочей зоне и в населенных пунктах. Для каждого загрязняющего вещества установлены два норматива: ПДКМф. - максимальная разовая и ПДКс.с. - среднесуточная. Первый - необходим для предупреждения рефлекто- рых реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности глаз и пр.) при кратковременном 285
КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ воздействии атмосферных загрязнителей (в течение 20 минут); второй - с целью предупреждения их. общетоксического, канцерогенного и др. влияния (осреднение за 24 часа). 34. Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в воздухе населенных пунктов (мг/м3) (Охрана природной среды, 1992) Загрязняющее вещество пдк, £»£. пдк м.р. Основные Твердые (пыль) Диоксид серы Диоксид азота Оксид азота Оксид углерода 0,5 0,5 0,85 0,4 5,0 Специфические Аммиак Хлористый водород Сероуглерод , Бенз(а)пирен Фенол Формальдегид Фтористый водород Кадмия оксид Ртуть Свинец Ванадия оксид Марганца оксид Медь Никель Мышьяк Цинк Хрома оксид i ■' ^Д—1и=че*двч II им 1 0,04 0,2 ! 0,005 0,00001 0,003 0,003 0,005 0,001 0,0003 0,0003 0,002 1 0,001 1 0,002 0,001 0,003 0,05 0,0015 0,2 0,2 0,03 - 0,01 0,035 0,02 - 1 - - | - 0,003 - 0,0015 286
КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ Необходимость раздельного нормирования примесей в воздушной среде в населенных пунктах и в рабочей зоне определяется условиями восприятия вредных веществ людьми различного возраста и состояния здоровья. В табл. 34 приведены предельно допустимые' концентрации некоторых загрязняющих веществ в воздухе для населенных пунктов, которые при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывают на №>г>о вредного влияния. Эти значения всегда значительно меньше ПДК в рабочей зоне, так как там период воздействия загрязняющего вещества ограничен продолжительностью рабочего дня. Например, в воздухе населенных пунктов ПДКм.р. для диоксида серы составляет 0,5 мг/м3 и диоксида азота - 0,085, а для рабочей зоны соответственно: 10 иб мг/м3. Основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах - это соблюдение установленных ПДК, т.е. группы экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды в целом. К каждой категории водопользования с точки зрения качества воды предъявляются различные требования. Так, в водных объектах первой категории преимущественное значение имеют органолептические свойства воды (запах, привкус, окраска, мутность и пр.), поэтому для нефтепродуктов ПДК составляет 0,3 мг/л. Однако, мясо рыб, обитающих в загрязненной нефтью воде, обладает более резким запахом, а кроме того нефть весьма токсична для икры, личинок и мальков. Поэтому в таких водоемах присутствие нефтепродуктов лимитируется по рыбохозяйственному показателю, и ПДК снижается до 0,05 (Стадницкий, Родионов, 1988). Кроме ПДК еще в водных объектах используется норматив - лимитирующий показатель вредности, отражающий приоритетность требований к качеству воды. В объектах хозяй- 287
КРАСНАЯ КНИГА ственно-питьевого назначения важны санитарно- токсикологический, общесанитарный и органолеп- тический лимиты, в других - рыбохозяйственныи (табл. 35). 35. Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в водных объектах (мг/л) Наименование ингредиента Анизол Аммиак Ацетон Бензол Нефть и нефтепродукты Фенолы СПАВ анионоак- тивные ддт Железо Медь Цинк Хром Никель Кобальт Свинец Мышьяк Ртуть Кадмий Марганец Фтор Формальдегид Метанол Стирол Цианиды КРАСНАЯ КНИ пдк 0^05 0,05 0,05 0,5 0,05 0,001 0,1 0,1 0,5 0,001 0,01 0,5 0,01 0,01 0,03 0,05 0,0005 0,005 0,01 - 1,5 0,05 1 0,1 0,1 0,05 ТА - сш Лимитирующий показатель вредности Санитарно-токсикологический Токсикологический Общесанитарный Токсикологический Рыбохозяйственныи То же Токсикологический То же Органолептический Токсикологический То же Органолептический Токсикологический То же Санитарно-токсикологический Токсикологический Санитарно-токсикологический Токсикологический То же Санитарно-токсикологический Общесанитарный Санитарно-токсикологический Органолептический Токсикологический icok редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений и жи- 288
КРАСНАЯ КНИГА вотных; аннотированный перечень видов с указанием прошлого и современного распространения, численности и причин ее сокращения, особенностей воспроизводства, уже принятых и необходимых мер охраны жи$ых организмов. Имеются различные варианты Красной книги, так МСОП издало пять томов книги, в нашей стране вышло 5-е издание "Красной книги СССР" (1984). Эти книги - не только сигналы бедствия (красный цвет традиционно симво- лияипует опасность), но и своеобразные прогппммы спасения и увеличения численности видов растений и животных, которые могут исчезнуть с лика Земли. Во второй том книги включено 603 вида высших растений, 29 видов лишайников и 32 формы мохообразных. Высшие растения представлены такими редкими и исчезающими видами, как железное дерево, самшит гирканский, тисе ягодный, платан восточный, земляничное дерево, дуб пон- тийский, сосны (могильная, эльдарская, пицунд- ская, меловая), пихта Семенова, березы (Максимовича, Радде, Шмидта), падуб гирканский и др. В первом томе приводятся сведения о 94 видах млекопитающих (выхухоль, амурский лесной кот, каракал, снежный барс или ирбис, туркестанская рысь, горал, путоранский снежный барс и пр.), 80 видах птиц (розовый пеликан, степной орел, орлан-долгохвост, стерх, сапсан, розовая чайка, японский журавль и др.)» 9 видах рыб (севанская форель, волховский сиг, атлантический осетр и др.)» 37 видах пресмыкающихся (серый варан, малоазиатская ящерица, большеглазый полоз). В Международную книгу МСОП вошли 236 видов млекопитающих, 287 видов птиц, 36 видов земноводных и 119 видов пресмыкающихся (Фишер и др., 1976). Из млекопитающих отмечены орангутанг, горная горилла, большая панда, карликовый бегемот, яванский тигр, типичные лемуры Мадагаскара, носороги (индийский, яван- 10. Прикладная экология 289
КРИЗИС ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ский, саматранский), азиатский буйвол, сумчатый или тасманский волк и др. КРИЗИС ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ - ситуация, возникшая в природных экосистемах в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных естественных явлений или в результате антропогенных факторов (зарегулирование рек, вырубка лесов, загрязнение атмосферы, гидросферы, почв и др.). Наиболее ярким примером экологического кризиса (или даже катастрофы), возникшего под воздействием деятельности человека, служит деградация экосистемы Аральского моря. Интенсивное и нерациональное развитие орошаемого земледелия в бассейне рек Амударьи и Сырдарьи привело к тому, что с 1960 г. начал катастрофически понижаться уровень Арала и к настоящему времени он понизился более чем на 13-14 м. Объем вод Аральского моря сократился на 60%, площадь моря уменьшилась с 67 до 41 тыс. км2, возросла в 2-3 раза соленость вод и т.д. Все это привело к тому, что в бассейне Арала увеличилась конти- нентальность климата, возросло число дней с пыльными бурями, увеличился вынос солей с осушенного дна водоема (от 40 до 150 млн т ежегодно) и т.д. Из-за опустынивания приречных лесов -тугаев - под угрозой исчезновения находятся 54 вида высших растений, в том числе ряд реликтовых и эндемичных. Численность обитающих млекопитающих в Приаралье уменьшилась с 70 до 30 видов, почти в 2 раза сократилась численность птиц и т.д. Ухудшение состояния окружающей среды отрицательно сказалось на эффективности сельского Хозяйства региона: при сильном засолении почв урожайность хлопчатника снижается на 50-60%, поэтому недобор сельскохозяйственной продукции в Туркмении и Казахстане составил в среднем 30- 40%. Почти в* 2 раза понизилась продуктивность 290
КУЛЬТУРНЫЕ (СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ) РАСТЕНИЯ пастбищных и сенокосных угодий (с 30-40 до 13- 15 т/га) уменьшились запасы лекарственных трав и т.д. (Глазовский, 1990). Ухудшение качества среды, в том числе чрезмерное применение удобрений и пестицидов, привело к росту заболеваемости населения и смертности. Так, за последние десять лет в Приаралье в 15 раз увеличилась общая смертность, в 7-10 раз увеличилась заболеваемость раком пищевода, в 5 рлз - желчекаменной болезнью, в 20 раз - брюшным тифом и т.д. Таким образом, экосистема Аральского моря, находившаяся до 60-х годов нынешнего столетия в динамическом равновесии, под воздействием антропогенных факторов пришла в дестабилизированное состояние, т.е. 'началась полная деградация природной среды. Намечен комплекс природоохранных мероприятий с участием различных международных организаций по спасению экосистемы Арала. Вторым районом экологической катастрофы является обширный регион аварии на Чернобыльской АЭС (см. Радиоактивное загрязнение биосферы). КУЛЬТУРНЫЕ (сельскохозяйственные) РАСТЕНИЯ растения, возделываемые для удовлетворения потребностей человека. Число превышает 2500 видов, но основную массу растительных продуктов дают чуть более 20 видов (рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, маниока, соя, овес, сорго, просо, рожь, бобы и др.). Открытие центров происхождения культурных растений принадлежит акад. Н.И.Вавилову, который выделял 7 основных географических центров, соответствующих древнейшим земледельческим культурам. Так, восточ- ноазиатский центр (Китай, Корея, Япония и др.) дал около 20% всей мировой культурной флоры: соя, различные виды проса, многие овощные культуры и др. Средиземноморский центр (10- 11% видов культурных растений) явился родиной 10* 291
КУЛЬТУРНЫС (СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ) РАСТЕНИЯ таких растений как оливковое дерево, дикий виноград, рожковое дерево, овощные и кормовые культуры. Из центрально-американского центра ведет начало около 8% различных возделываемых культур (кукуруза, хлопчатник, тыква, какао, фасоль и пр.). Эти исследования в дальнейшем были продолжены П.М.Жуковским, который выделил 12 центров происхождения культурных растений (Жизнь растений. Т. 1, 1974). Например, южно-американский (андийский - по Н.И.Вавилову) центр явился родиной обыкновенного картофеля, различных видов томатов, хинного дерева, каучуконоса гевеи и др. Однако, отдельные культурные виды растений из своего центра происхождения, попадая на другой континент, достигали там необычайного распространения и образовывали вторичные центры разнообразия. Причем вторичные центры часто оказывались более перспективными в своей эволюции. Например, южно-американская по происхождению маниока стала основной пищевой культурой в тропической Африке (Нигерия, Сенегал, Заир) на огромных площадях, причем только в Синегале выведено 536 новых разновидностей данного культурного растения. Все это показывает огромное значение вторичных центров расселения и видообразования культурных растений. В последние годы благодаря новейшим методам генной инженерии созданы около 50 видов трансгенных культурных растений, устойчивых к гербицидам (хлопчатник), к насекомым-вредителям (картофель, кукуруза, овощные культуры), мало подверженных порче (помидоры, земляника, малина и др.). Уже получены гены, с помощью которых возможно не только увеличить сроки хранения собранных фруктов, но и повысить их питательную ценность (Гассер, Фрейли, 1992). Все это показывает большие возможности человека в 292
ЛЕСНОЙ ФОНД СТРАНЫ создании экологически безвредных и экономически рентабельных технологий с помощью генной инженерии в сельскохозяйственном производстве. ЛЕСНОЙ ФОНД СТРАНЫ - совокупность всех покрытых лесом земель, а также земель, не покрытых лесом, но предназначенных для ведения или нужд лесного хозяйства. Это прежде всего территории, предназначенные для лесовосста- новления (вырубки, гари, пустыри), а также небесные участки, имеющие в лесном хозяйстве служебное значение (просеки, сенокосы, овраги, дороги). На 1 января 1988 г. общая площадь лесного фонда бывшего СССР составляла 1254 млн га. В России из 1 млрд га лесных земель леса занимают 770 млн га. Из общей площади внетропи- ческих лесов (16,7 млн км2 или 1670 млн га) 45% залесенной площади расположено сейчас на территории России, причем запас древесины составляет около 82 млрд м3. Однако более подробные данные по структуре лесного фонда имеются пока лишь по бывшему СССР. На рис. 53 показаны основные показатели структуры лесного фонда бывшего СССР по категории земель, по породному составу деревьев и по группам леса. Видно, что площади, покрытые лесом занимают в бывшем СССР 814,3 млн.га или 65% от общей площади лесного фонда страны. По породному составу в лесонасаждениях преобладают хвойные породы (72%), затем следуют мягко- лиственные (15%), твердолиственные (9%) и др. Средняя лесистость (отношение покрытой лесом площади к площади суши) территории СССР составляет 36,6%. Однако леса распределены крайне неравномерно. Так, средняя лесистость в лесотундровой зоне составляет 10-12%, в подзоне северной тайги - 12-29%, в подзоне средней тайги - 48-51%, в лесостепной зоне - до 15% и в степной - до 10% (Букштынов и др., 1981). 293
ЛЕСНОЙ ФОНД СТРАНЫ По категории земель ет Milium -1 -2 -3 По породному составу деревьев По группам леса -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 Рис. 53. Основные показатели структуры лесного фонда бывшего Союза (в7с): 1 - покрытая лесом площадь, 2 - непокрытая лесом площадь, 3 - нелесная площадь, 4 - хвойные, 5 - твердо- лиственные, 6 - мягколиственные, 7 - прочие древесно- кустарниковые породы, 8 - леса первой группы, 9 - леса второй группы, 10 - леса третьей группы 294
ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЕ - выращивание леса на некогда вырубленных, выжженных и др. лесных площадях; бывает двух типов: естественное процесс образования леса естественным путем на безлесных (ранее лесных площадях), нарушенных промышленными разработками и т.п. территориях; искусственное - выращивание леса путем его посева или посадки с последующим уходом за лесным молодняком. В последние годы человек понял, что его дальнейшее существование на планете связано с жизнью лесных формаций. Поэтому во многих странах стали интенсивно проводиться работы по искусственному лесовозобновлению. С 1985 г. по линии ООН, ФАО и ЮНЕСКО разработана программа по лесовозобновлению в различных регионах земного шара. Значительных успехов в этом добились некоторые западноевропейские страны, в которых прирост лесов с 1974 по 1983 гг. составил (в тыс. га): в Испании - 625, Югославии - 322, Италии - 81, Финляндии - 161 и т.д. В Китае за период 1948-1978 гг. лесной покров увеличился с 8,6 до 12,7% территории страны. То же самое можно сказать о лесоводах Франции и Англии, в частности, в последней с середины 60-х годов лесной покров увеличивался ежегодно в среднем на 30-40 тыс. га. На Карибских островах намечено начать в 1992 г., в 500-ю годовщину прибытия Х.Колумба в Вест-Индию, крупный проект, получивший название "Леса Колумба**, по которому планируется восстановление сухого тропического леса путем использования небольших сохранившихся его участков (Поустел, Хайз, 1989), Целенаправленные лесовосстановительные работы проводятся в Бразилии, Индонезии, Венесуэле, Танзании и др. странах с использованием секретов местных жителей по искусственному лесовозобновлению. В бывшем СССР лесовозобновление (на 1988 г.) в ле- 295
ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЕ сах государственного значения составило 2216 тыс. га, в том числе посадка и посев леса на площади 983,2 и содействие естественному возобновлению леса - на площади 1232,8 тыс. га. Среди различных программ по лесовосстановлению в мире особенно интересен проект создания в Северной Африке (Алжир, Марокко, Тунис) вдоль подножий горных цепей Атласа со стороны Сахары "Зеленого барьера". При средней ширине 24-30 км его протяженность должна составить около 1500 км. Первоначально ежегодно высаживалось около 1 млн деревьев, преимущественно алеппской сосны, хорошо приспособленной к местным климатическим условиям. Однако в настоящее время, в связи с серьезными финансовыми трудностями, темпы реализации данного уникального проекта значительно замедлились. Вместе с тем, на воспроизводство лесных формаций отрицательное воздействие во всех стадиях развития древесных пород оказывают атмосферные загрязнители, но особенно на самых ранних стадиях формирования лесных экосистем. Экспериментальные исследования У.Смита (1985) показали, что вредные примеси воздуха уменьшают продукцию пыльцы, плодов и семян, значительно снижают скорость прорастания семян и т.д. (рис. 54). При значительных выбросах- диоксида серы (вблизи металлургических заводов) у сосны обыкновенной^ отмечалось уменьшение размеров шишек на 16-19%, их массы - на 37-50% и количества семян - на 12-15%. Поэтому этот загрязнитель может оказывать отрицательное воздействие на развитие сеянцев и ограничивать лесовозобновление хвойных пород (особенно сосны). Наличие тяжелых металлов в лесной подстилке значительно снижает всхожесть семян древесных пород. В дальнейшем такие загрязнители, как диоксид серы, озон, фториды, диоксид углерода и др. 29G
ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ КЛАССИФИ» могут оказывать отрицательные воздействия и на взрослые деревья, путем стимулирования роста патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии, грибы), вызывающих заболевания древесных пород. Все это показывает, что при целенаправленных лесовосстановительных работах необходима учитывать в каждом регионе степень загрязнения атмосферного воздуха антропогенными токсикантами. Стадии развития Влияние примасей воздуха т ЦВЕТЫ (шишки) Продукции пыльцы Опыление Оплодотворение Плоды и семена СЕМЕНА и семян "Уменьшение продукции пыльцы -Уменьшение распространения и прорастания пыльцы -Уменьшение роста пыльцы -Уменьшение продукции плодоа Прорастание семян ft Уменьшение скорости прорастания семян Развитие сеянцев Развитие молодняка •Помехи развития ВЗРОСЛЫЕ ДЕРЕВЬЯ V Формирование цветка ^ Помехи ^^ouaHHto СТАРЫЕ ДЕРЕВЬЯ Рис. 54. Потенциальные точки воздействия атмосферных загрязнителей на воспроизводство лесных пород (по У.Смиту, 1985) ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ - в целях упорядочения способов ведения лесного хозяйства в лесах государственного значения бывшего СССР произведено подразделение лесов на три группы: леса первой группы - водоохранные (вдоль нерестовых рек), почвозащитные, курортные (оздоровительные), заповедные, парковые, мемориальные, орехопромысловые и др. ценные леса, в которых промышленная рубка полностью запреще- 297
ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ на. Общая площадь лесов этой группы на 1 января 1988 г. составляет 195,5 млн га (24%). Сюда включены притундровые леса, ленточные боры Западной Сибири и Казахстана, горные леса Кавказа, Киргизии, степные колки и т.д. леса второй группы — леса, имеющие преимущественно защитное и ограниченное лесоэксплуатационное значение, расположенные в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, а также леса с малыми ресурсами, для сохранения которых требуется более строгий, чем обычно, режим эксплуатации. Они занимают на территории бывшего СССР 65,3 млн га или 8% от площади, покрытой лесом. Это леса с интенсивным ведением лесного хозяйства в среднеазиатских республиках, на европейской территории бывшего СССР, в лесостепной части Южного Урала и др. леса третьей группы - лесные массивы (в многолесных районах), являющиеся объектами широкой лесопромышленной эксплуатации. К ним отнесены все леса остальной территории бывшего СССР, главным образом в северной и средней части таежной зоны, имеющих большое лесоэксплуатационное значение. На них приходится 553,5 млн га или 68% лесопокрытой площади. Для каждой из выделенных групп-л определен соответствующий режим ведения лесного хозяйства. Отмечена тенденция увеличения площади лесов первой группы в основном за счет сокращения площади лесов третьей группы. Так, в 1973 г. леса первой группы составляли 18% лесопокрытой площади, а леса третьей группы - 75%, то уже в 1988 г. они соответственно занимали 24% и 68%. Только в 1989 г. в первую группу было переведено 298
МАНГРОВЫЕ ЗАРОСЛИ 800 тыс. га лесов второй и третьей групп, а во вторую - 1400 га лесов третьей группы. МАНГРОВЫЕ ЗАРОСЛИ - экологическая группа видов тропических гигрофильных и галофильных вечнозеленых растений, представленных преимущественно деревьями (ризофора, авиценния и др.) в прибрежных районах океана, периодически затопляемых морскими приливами. Они образуют специфические высокопродуктивные экосистемы. По видовому составу выделяются дзе области распространения М.з.: восточная (Пакистан, Индия, Бирма, восточное побережье Африки, Малайзия, Филиппины, Австралия), где фиксируется до 62 видов мангровых растений; и западная (западное побережье Африки, Америки) - менее богатая по флористическому составу (всего 10-12 -видов мангровых деревьев и кустарников). По данным Дж. Адегбехина и Л.Нвайгбо (1991), наибольшие площади мангров представлены в Индонезии (4-6 млн га), Индии (1,42 млн га), Нигерии (около 1 млн га), на Филиппинах (400 тыс. га) и т.д. Представители мангровых зарослей характеризуются своеобразными экологическими особенностями, позволяющими им существовать на морских побережьях, подверженных постоянному действию приливов и отливов. Для закрепления на зыбких илистых грунтах многие деревья имеют особые приспособления: ходульные корни или плоские поверхностные корневые системы. Обитатели мангров снабжены дыхательными корнями (пневматофорами), позволяющими во время отлива снабжать корни атмосферным воздухом. Представители мангров являются типичными галофи- тами, причем высокое осмотическое давление в тканях (до 40-65 атм.) позволяет им противостоять неблагоприятным условиям значительной концентрации солей в окружающей среде. Замечательным приспособлением мангров является жи- 299
МАНГРОВЫЕ ЗАРОСЛИ ворождение, способствующее естественному возобновлению растений в условиях приливной зоны океана. Богат животный мир мангровых зарослей, где представлены различные экологические группы организмов: наземные, морские, активные во время отлива или лишь при высоком уровне воды и др. Причем каждый организм занимает свою экологическую нишу. На рис. 55 показан биоценоз мангрового леса. Та*с, в кронах мангров обитают игуаны, древесные змеи, носатые обезьяны, питающиеся в основном листьями деревьев. На стволах, ходульных и дыхательных корнях мангров во время прилива прикрепляются морские желуди, устрицы и др., а также обильны рыбы, крабы, креветки и др. Во время отлива илистые почвы мангров являются хорошими местами кормежки для цапель и других птиц, диких свиней, копытных, хищников и обезьян. У многих животных мангров, относящихся к разным эволюционным линиям, выработались общие приспособления к существованию в условиях временной или длительной жизни на суше. Рис. 55. Экосистема мангрового леса (Х.Тилъ, 1988) 300
МАРИКУЛЬТУРА В последние десятилетия значительно возросло антропогенное воздействие на мангровые заросли, так как их деревья имеют прочную древесину, использующуюся для изготовления железнодорожных шпал, рудничных подпорок ,и т.д. Широко используются мангры в качестве сырья для целлюлозно-бумажной промышленности, в частноста Япония на эти нужды использует около 20% древесины мангровых растений. Сильно пострадали Мангры Индокитая во время военных действий в 60-70 гг., когдо для из уничтожения применялись различные химические вещества. Поэтому во многих регионах земного шара стали использовать лесозащитную систему, способствующую естественному возобновлению мангров (Вьетнам, Малайзия, Нигерия). Разработана система искусственного восстановления мангров* с помощью сеянцев, выращиваемых в питомниках, что позволит более рационально использовать природные ресурсы мангровых зарослей. МАРИКУЛЬТУРА искусственное выращивание и разведение морских промысловых организмов (устриц, моллюсков, водорослей и др.)» в частности в морях, лагунах, лиманах, речных эстуариях и т.д. (морская аквакультура). А в естественных и искусственных континентальных водоемах - главным образом рыборазведение. В последние годы чрезмерный вылов рыбы и других морепродуктов в Мировом океане сильно истощил биологические ресурсы, причем многие места получения морепродуктов в Атлантическом и Тихом океанах были доведены почти до полного истощения. В связи с этим и получила широкое развитие марикультура, корни которой уходят в глубокую древность: еще за 2000 лет до н.э. в Японии на приливных участках побережий занимались выращиванием устриц. В настоящее время марикультура дает около 9 млн т продукции или 1/7 всех морепродуктов, причем главными производителями являются Китай, Япония, Индия и др. (табл. 36). 301
МАРИКУЛЬТУРА 36. Разведение рыбы и морепродуктов в крупнейших странах-производителях (в т, в середине 80-х гг.) (по Л.Брауну и др., 1989) Страна Китай Япония Индия Южная Корея СССР Филиппины Производство 4012102 976140 848973 481480 340000 285502 Страна Индонезия Франция Испания Тайвань ' Прочие В целом (мир): Производство 199297 198375 194460 183673 987361 8707363 В табл. 37 приведены данные по видам марикульту- ры (рыба, моллюски, морские водоросли, ракообразные), выращиваемых в различных странах. 37. Искусственное разведение рыбы и морских продуктов в странах мира (в т, в середине 80-х гг.) (Л.Браун и др., 1989) Страна ] Производство ' Рыба Индия j Китай СССР Япония Индонезия Филиппины Тайвань Бангладеш США Румыния Морские Китай Япония Южная Корея Филиппины Тайвань ч — ' ■ = 830201 813320 340000 249397 177500 151612 127974 65000 55646 41325 водоросли 1440822 426044 195663 132730 11175 Страна Молл Китай Южная Корея Япония Франция Испания Таиланд Нидерланды США Малайзия Италия Ракооб Индонезия Индия Таиланд США Производство юски 1757960 284749 268231 173000 170000 111673 98489 74165 63412 49764 разные | 21797 17009 9923 5596 302
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОГРАММА ЮНЕСКО "ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА" (МАБ) Видно, что довольно успешно марикультурой занимаются в таких странах, как Китай, Япония, Индонезия, Южная Корея и др. В нашей стране занимаются разведением тихоокеанских лососей на Дальнем Востоке/на Каспии - осетровых; проводятся работы по культивированию мидий и водорослей на Белом и Баренцевом морях, в Азово- Черноморском бассейне. МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОГРАММА ЮНЕСКО "ЧЕ- ЛОВЕК И БИОСФЕРА" (МАБ) - принята в 1970 г. на XVI сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО. В программе имеется 14 научных проектов, по которым проводятся комплексные исследования учеными -более 90 стран (включая и Россию) по таким социально-экологическим проблемам: - экологическое воздействие деятельности человека на тропические и субтропические экосистемы; - экологическое воздействие различных видов землепользования и практики хозяйствования на леса умеренной зоны и Средиземноморья; - влияние деятельности человека на пастбища, саванны и луга; - экологическое воздействие деятельности человека на ресурсы озер, болот, рек, дельт, эстуариев и прибрежных районов; - влияние деятельности человека на горные и тундровые экосистемы; - экология и рациональное использование островных экосистем; - сохранение природных районов и содержащегося в них генетического материала; - экологическая оценка борьбы с сельскохозяйственными вредителями и использования удобрений в земных и водных экосистемах; - влияние основных видов инженерно-технических работ на человека и окружающую среду; 303
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОГРАММА ЮНЕСКО "ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА" (МАБ) экологические аспекты городских систем с особым упором на использование энергии; взаимодействие между преобразованиями окружающей среды и адаптивной, демографической и генетической структурами народонаселения; - понимание состояния окружающей среды; изучение загрязнения окружающей среды и его воздействие на биосферу. В результате обширных полевых и экспериментальных экологических исследований по вышеуказанным проектам были получены многочисленные данные по воздействию антропогенных факторов на биосферу Земли. Однако, к середине 80-х годов стало очевидно, что одной из главных задач научной деятельности под эгидой МАБ является не только сбор информации, моделирование и системный анализ, а практическое применение накопленных знаний и материалов. Поэтому Международный координа* ционный совет программы МАБ в 1986 г. рекомендовал в проводящиеся исследования внедрить черты новых направлений поиска, которые охватывали бы различные экосистемы и физико- географические районы, включая биосферные заповедники (их в мире насчитывается около 300). Секретарь программы "Человек и биосфера** (МАБ) Бернд фон Дрост (1989) выделил следующие новые направления научного поиска (рис. 56): функционирование экосистем при антропогенном воздействии различной интенсивности; управление ресурсами, испытывающими антропогенное воздействие, и их восстановление; - человеческие затраты и использование ресурсов; - реакция человека на экологические стрессоры. Особую роль при проведении исследований по этим новым направлениям отводится биосферным заповедникам, представляющим необычный тип 304
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ (МСОП} охраняемых территории, когда хозяйственная деятельность рассматривается как конструктивный фактор защиты окружающей среды. Городские экосистемы /_ Внутриматериковые водоемы и болотные угодья Островные и прибрежные экосистемы Высокогорные экосистемы Умереннее: средиземноморские, бсреальные экосистемы/ Аридные и семиаридные территории Тропические и субтропические экосистемы / функционирование Y \1 экосистем при антропо-Д 1 генном воздействии 1] \ различной интенсив- у \ ности Д 1/ Управление у |/ ресурсами, испытыва-А 1 ющими антропогенное 1) \ воздействие и их у \ восстановление Д Человеческие \| затраты и в использование 1 ресурсов /1 Реакция человека \ на экологические ] стессоры J CJ V V Рис, 56. Взаимосвязь основных направлений научных исследований экосистем и физико-географических районов земного шара в рамках программы "Человек и биосфера" (МАЕ) (по БДросту. 1989) МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И Природных ресурсов (мсоп> - созданная в 1948 г. международная неправительственная организация, с консультативным статусом при ЮНЕСКО, по охране и рациональному использованию природных ресурсов. Включает более 500 различных учреждений из 130 государств, а также 305
МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ПРОГРАММА-2 ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ (ЧЕЛОВЕКА) СРЕДЕ (ЮНЕП) 24 международные организации. От нашей страны в МСОП входят: отдел по заповедникам и охране природы министерства экологии и природных ресурсов Российской Федерации, Всероссийское общество охраны природы, Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А.Н.Север- цева РАН и др. Основными направлениями деятельности МСОП являются: подготовка и созыв совещаний, конференций; разрабожла международных программ, подготовка международных конвенций и рекомендаций. МСОП выпустил Международную Красную книгу (в 5 томах); разработал и принял ряд официальных документов Всемирная стратегия охраны природы, Хартия охраны природы и т.д. На XVI Генеральной ассамблее МСОП (Ашхабад, 1978) и были приняты вышеуказанные документы, в частности во "Всемирной стратегии" сформулированы основные требования по охране природы, даны рекомендации по их выполнению, определены природные экосистемы планеты, испытывающие настолько сильную "нагрузку" со стороны хозяйственной деятельности человека, что по отношению к ним необходимо принимать срочные меры по их оптимизации и охране. МСОП активно сотрудничает с другими международными организациями: ООН, ЮНЕСКО (программа "Человек и биосфера"), Всемирным фондом дикой природы, Римским клубом и др. МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ПРОГРАММА-2 ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ (человека) СРЕДЕ (ЮНЕП) - начата по инициативе Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (1972 г.) и утверждена решением Генеральной Ассамблеи ООН (1973 г.). Она посвящена наиболее острым проблемам эколс-гического кризиса (опустыниванию планеты, деградации почв, обезлесиванию, 306
МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ПРОГРАММА-2 ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ (ЧЕЛОВЕКА) СРЕДЕ (ЮНЕП) резкому ухудшению качества и уменьшению количества пресных вод, загрязнению океана и т.д.). В программе участвуют представители 58 государств мира, в том числе Россия, Украина, Белоруссия. Штаб-квартира ЮНЕП находится в г. Найроби (Кения). Работа по программе ЮНЕП развивается по трем направлениям: оценка окружающей среды, управление ею и так называемые вспомогательные мероприятия. Особенно обширные исследования приводятся по проблеме опустынивания. Она превратилась в проблему мирового значения в период трагических событий 1968- 1973 гг., когда опустошительная засуха обрушилась на Сахельскую зону Африки, к югу от Сахары. После очередной засухи 1984-1985 гг. и как следствие ее - голода, поразившего 21 государство Африки, международные организации развернули всестороннее изучение процессов опустынивания и путей борьбы с ними. По данным ЮНЕП, в настоящее время площадь пустынь, созданных человеком, составляет более 9 млн км2; кроме того, около 3,5 млрд га подвержены опустыниванию - эта опасность угрожает территории более 100 стран мира. Исследования по линии ЮНЕП позволяют дать достоверные оценки состояния окружающей среды отдельных регионов земного шара, что необходимо для своевременных мероприятий по оптимизации и охране природных ландшафтов. Выполнение этих сложных задач невозможно без специальной подготовки и общего образования широких слоев населения по проблемам окружающей среды, предоставления необходимой информации и оказания технической помощи отдельным развивающимся странам. Особенно тесно сотрудничает ЮНЕП с органом ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (ФАО), которая занимается вопросами охраны лесов и животного мира, рационального использования естественных ресурсов, а также 307
МЕТАЛЛЫ ТЯЖЕЛЫЕ проблемами образования в области окружающей среды. МЕТАЛЛЫ ТЯЖЕЛЫЕ - металлы с большим атомным весом (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, ванадий, кадмий и др.)» которые при антропогенном рассеивании загрязняют окружающую среду, оказывая токсичное воздействие на живые организмы и природные экосистемы. Основными источниками их служат: металлургические предприятия, сжигание угля, нефти и различных отходов, производство стекла, удобрений, цемента, автотранспорт и пр. Новейшие расчеты показали, что вклад антропогенного свинца составляет 94-97% (остальное природные источники), кадмия - 84-89%, меди - 56-87%, никеля 66-75%, ртути 58% и т.д. Антропогенная эмиссия тяжелых металлов в атмосферу земного шара составляет (тыс. т/год): по свинцу 332, цинку 132, никелю 56, кадмию - 7,6 и по ртути - 3,6 (Ровинский и др., 1994). Причем 26- 44% мирового антропогенного потока данных элементов приходится на Европу, а на долю европейской территории бывшего СССР - 28-42% выбросов в Европе. Анализ вклада различных производств в глобальный поток эмиссии тяжелых металлов показывает, что 73% меди, 55% кадмия связаны с выбросами предприятий по производству меди и никеля; 54% эмиссии ртути приходится на сжигание угля; 4§% никеля - на сжигание нефтепродуктов; 86% свинца поступает в атмосферу от автотранспорта. Некоторое количество тяжелых металлов в окружающую среду поставляет и сельское хозяйство, где применяются пестициды и минеральные удобрения, в частности в суперфосфатах содержатся в значительных количествах хром, кадмий, кобальт, медь, никель, ванадий, цинк и пр. На процесс рассеяния и выпадения тяжелых металлов из атмбсферы влияют различные метео- 308
МЕТАЛЛЫ ТЯЖЕЛЫЕ рологические факторы (скорость ветра, осадки). В табл. 38 даны массы выпадения тяжелых металлов из атмосферы для отдельных регионов мира, а в табл. 39 - поступление их на акватории крупнейших озер Европы и Северной Америки. 38. Выпадение тяжелых металлов из атмосферы на подстилающую поверхнобть отдельных регионов мира (по данным Ю.А.Израэля и др., 1989) (тыс. т/год) Регион Европа ETC Азия Азиатская часть б. СССР Северная Америка Центральная и Южная Америка Африка Австралия Арктика Антарктида Свине Ц 47 28 52 21,4 136 58 49 12 |2,2 0,38 Кадми й 1,59 1,78 2,58 0,88 7,36 1,5 1.2 0,22 0,87 0,016 Ртуть 14 10,6 41 20,9 17,8 24,9 28,4 6,8 19,4 10,1 39. Суммарное поступление тяжелых металлов из атмосферы на акватории озер Северного полушария (mlгод) (по данным В.Н.Адаменко и др., 1991) ===== —им Водоем Ладожское озеро Онежское озеро оз. Мичиган оз. Эри ESB-XESSS—BSS Железо 3424 1603 2770 - Медь 33 21 120 206 Свинец 93 49 640 645 asmsaassassd ==3SS=OS===5=SS==3j Марганец 83 47 640 ssBasacsssssss Кадмий 2 0,4 11 39 Как видно из табл. 39 суммарное количество выпадающего из атмосферы железа на акваторию Ладожского озера примерно в 2 раза больше, чем на водную поверхность Онежского, а поступление свинца из воздушной среды на Великих Амери- 309
МЕТАЛЛЫ ТЯЖЕЛЫЕ канских озерах в 6-7 раз превышает привнос на Ладоге. В целом суммарное количество всех других выпадающих из атмосферы тяжелых металлов на акватории озер Мичиган и Эри значительно превосходит их поступление на озерах северо-запада Европы. На основе экспериментальных работ установлено, что интенсивность выпадения тяжелых металлов (железо - 194 кг/км2-год; свинец, марганец 5 кг/км2-год) на Ладожском озере в 3-45 раз выше, чем на Северном полюсе летом 1* в 2-16 раз интенсивнее, чем в центральных районах Арктики зимой (Адаменко и др., 1991). Наличие тяжелых металлов также зафиксировано в водной толще и донных осадках многих речных систем (Волга, Днепр, Дунай и др.)» которые вовлекаются в биологический круговорот гидробионтами, увеличивая свои концентрации по трофическим цепям. Так, в озерах Канады у 80% хищных рыб (щука, судак, окунь) содержание ртути превышает критические значения в 2-4 раза. Это все в конечном итоге представляет огромную опасность для здоровья человека, особенно при попадании в его организм высокотоксичных тяжелых металлов (ртуть, ^садмий, свинец). Избыток тяжелых металлов в окружающей среде часто приводит к различным заболеваниям людей, в частности ртути (рыба в Японии, протравленное зерно в Ираке) болезнь "Минамата". Впервые эта болезнь описана в Японии у рыбаков в бухте Минамата, воды которой были загрязнены промышленными стоками, содержащими соединения ртути, с последующим их накоплением в рыбе в виде высокотоксичной метилртути. Она проявляется в виде нервно-паралитических расстройств: головные боли, паралич, потеря зрения и даже смерть. Не менее опасен кадмий, который вызывает болезнь "Итай-Итай" (описана впервые в Японии), приводящую к отравлению людей, потребляющих в пищу рис, загрязненный кадмием, поступающим с водами из ирригационных систем. 310
МИКРОИРРИГАЦИЯ МИКРОИРРИГАЦИЯ - наиболее экономные водосбе- регающие способы полива, среди которых наиболее известным является капельное орошение. При таком способе полива вода подается по системе распределительных пластмассовых трубопроводов, на которых у каждого растения установлены капельницы, подающие влагу^ по каплям на поверхность почвы в зону распространения основной массы корней растений (применяется в бывшем СССР); или пористых трубок, проложенных над поверхностью земли или подводящих воду прямо к корневой системе. Все это существенно снижает потери от испарения и просачивания, но самое главное, что при капельном орошении расходуется на 20-25% воды меньше, чем при обычном дождевании, на 40-60% - чем при поверхностном поливе. Этот экономный метод полива сельскохозяйственных угодий стал широко применяться во многих странах мира (табл. 40), причем площадь орошаемых земель с помощью микроирригации с середины 70-х годов в мире возросла почти в 8 раз, а в настоящее время эта величина составляет более 475 тыс. га. Проведенные эксперименты в зарубежных странах (США, Израиль, ЮАР) показали, что применение М. позволило увеличить урожайность люцерны в 2 раза, картофеля - на 75%, ячменя - на 43% и т.д. (Поустел, 1989). По данным О.Е.Ясониди (1987), капельное орошение с середины 70-х гг. начало применяться в бывшем СССР (Украина, Молдова, Закавказье, Северный Кавказ), в частности, при выращивании виноградников, в открытом грунте овощей (томаты, баклажаны, перец и др.). Так, на Северном Кавказе этим методом проведено орошение виноградников (исследования проводились на двух сортах - ркацители и саперави), при этом сравнивались нормы полива различными способами орошения (табл. 41). Видно, что преимущество 311
МИКРОИРРИГАЦИЯ микроирригации перед дождеванием и поливом по бороздам наиболее полно проявилось в экономии оросительной воды (81-86%). Увеличилась урожайность виноградников на 30-40%; возросла сахаристость винограда. Аналогичные данные были получены по томатам, огурцам, баклажанам, когда при капельном орошении нормы полива были на 70% меньше по сравнению с дождеванием. 40. Использование микроирригации в странах мира \*а) (по Л.Брауну и др., 1989) Страна США Израиль ЮАР Франция Австралия СССР Италия Китай Кипр Мексика Прочие страны Весь мир 1974 г. 29060 6070 3480 10120 - 160 6470 1010 56370 1981-1982 гг. 185300 81700 44000 22000 20050 11200 10300 8040 6600 5500 21970 416660 1 ■ ц 41. Экономия воды при капельном орошении виноградников на Северном Кавказе по сравнению с другими способами полива, (по данным О.ЕЯсониди, 1987) Способ орошения Полив по бороздам Дождевание обычное Дождевание (частые поливы) Капельное орошение Оросительная норма (мм) 349,8 273,7 375,0 53,2 Экономии воды при капельном орошении мм 296,6 226,5 321,8 - % 84,8 80,9 85,8 B=S=3^^=SS 312
МОНИТОРИНГ МОНИТОРИНГ - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов. Этот термин появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (июнь, 1972) в дополнение к понятию "контроль". Большой вклад в разработку теории мониторинга внесли И.П.Герасимов, Ю.А.Изра- эль, В.Д.Федоров и др. Основными задачами мониторинга слу*<-»т: наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогноз состояния природной среды, выявление факторов и источников антропогенных воздействий на окружающую среду и др. Выделяют следующие типы мониторинга: глобальный (биосферный), геофизический, климатический, биологический/экологический и др. При организации мониторинга возникает необходимость решения нескольких задач разного уровня, поэтому И.П.Герасимов (1975) предложил различать три ступени мониторинга (табл. 42). Видно, что на первой ступени главное внимание уделяется наблюдению за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье населения. Эта ступень мониторинга опирается на систему наблюдательных постов и работу санитарно-гигиенических служб. На второй ступени основным объектом наблюдений и контроля выступают природно-территориальные комплексы. Основная задача третьей ступени - наблюдения за глобальными параметрами окружающей среды с целью оценки последствий этих изменений для здоровья и деятельности людей. Основу сети глобального мониторинга составляют биосферные станции, включающие как биосферные заповедники, так и зоны антропогенных воздействий человека. Успешное функционирование данной системы мониторинга зависит от совершенствования ста- 313
МОНИТОРИНГ 42. Система наземного мониторинга окружающей среды (но И.П.Герасимову) Ступени мониторинга Биоэкологический (санитарно- тгиенический) Геосистемный (природно-хо- зяйственный) Биосферный (глобальный) ■ ' ■ ' ^-^—^—^р—^———■ Объекты мониторинга Приземной слой воздуха Поверхностные и грунтовые воды, промышленные и бытовые стоки и различные выбросы Радиоактивные излучения Исчезающие виды животных и растений Природные экосистемы Агроэкосистемы Лесные экосистемы Атмосфера Гидросфера Растительный и почвенный покровы, животное население Характеризуемые показатели мониторинга ПДК токсичных веществ Физические и биологические раздражители (шумы, аллергены и др.) Предельная степень радиоизлучения Популяционное состояние видов Их структура и нарушения Урожайность сельскохозяйственных культур Продуктивность насаждений Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление Загрязнение рек и водоемов; водные бассейны, круговорот воды нИ континентах Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова^ животных. Глобальные круговороты и баланс СОо, [Од и др. веществ ционарных наблюдений и дистанционных методов 314
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАРК исследований. Уже используются специальные спутники и спутниковые системы при организации экологического мониторинга, включающего наблюдения за различными компонентами биосферы (атмосфера, растительность, почвы). НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАРК - обычно обширный участок территории, выделенный для сохранения природы в оздоровительных и эстетических целях, а также * интересах науки, культуры и просвещения. Первый в мире Н.п. был создан в 1872 г. в США Йеллоустонский, за ним последовало открытие парков в Канаде, Африке, Австралии и др. За рубежом в настоящее время Н.п. отводится главная роль в сохранении природы в широком понимании. Председатель Комиссии по национальным паркам МСОП К.Миллер (1982) считает основными задачами их создания: сохранение природных экосистем, поддержание экологического разнообразия природной среды, сохранение генофонда животных и растений, сохранение живописных уголков природы и объектов культурного наследия. В настоящее время в мире насчитывается более 2300 национальных парков. Доля Н.п. в сравнении со всей площадью природных охраняемых территорий составляет: более 75% (Франция, Ирландия, Польша), 50-75% (Канада, Италия, Норвегия, Швеция, Финляндия), 25-50% (Греция, Испания, США, Югославия, Швейцария) и т.д. (Забелина, 1987). В Европе насчитывается более 160 национальных парков, в том числе в Финляндии - 22 (их площадь составляет 2% от территории страны), Швеции - 19 (или 1,4%), Норвегии - 17 (или 5,6%) и др. В бывшем СССР Н.п. стали вводиться в систему особо охраняемых природных территорий с 70-х гг. нынешнего столетия, причем их ресурсо- охранное и эталонно-заповедное назначение вы- 315
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАРК двинуло их в ряд охраняемых участков природы после заповедников. На начало 1989 г. в нашей стране было организовано 19 национальных парков, площадь которых составляет 1779 тыс. га. В ближайшее время предполагается создать еще не менее 25 национальных парков. Н.п. должны сыграть огромную роль в пропаганде природных ценностей, привить людям бережное отношение к природе, а главное - решить задачу "преподавания" экологических основ охраны приподы. Самый старый национальный парк - Йеллоус- тонский в США занимает территорию 889 тыс. га, располагаясь в зоне хвойных лесов (пихта, ель, сосны скрученная и горная, дугласова пихта, можжевельник или "красный кедр" и др.)- Средняя высота территории парка примерно 2250 м. Парк входит в зону активной вулканической деятельности, где наблюдаются редкие явления природы - гейзеры (от исландского слова "гейзир" - означающего "мощный фонтан"). В мире имеется только несколько мест, где можно наблюдать эти явления: в Исландии, Новой Зеландии, в Японии и на Камчатке. Однако наиболее полным собранием гейзеров обладает Йеллоустонский национальный парк (около 200 гейзеров). Самый знаменитый Олд-Фейифул, действующий почти каждый час в течение пяти минут и выбрасывающий струю горячей воды и пара в воздух до 30-45 м. Также в изобилии представлены горячие источники и грязевые вулканы. Горячие воды гейзеров, насыщенные всевозможными растворенными минералами, при остывании образуют застывшие каскады, купола и другие великолепные сооружения. Деревья вокруг покрыты коркой минеральных солей различных окрасок, что создает поистине сказочные пейзажи (Сандерсон, 1979). Богат и животный мир национального парка, где встречаются крупные черные медведи, медведи гризли, 316
ОБЕЗЛЕСИВАНИЕ олени вапити (сородич азиатского марала и европейского оленя), снежные козлы, толсторогие бараны и др. Необычно сухая, жаркая и ветреная погода в июле-августе 1988 г. вызвала сильные пожары в национальном парке, где сгорело около 300 тыс. га хвойных лесов. Этим же летом на остальной континентальной части СЩА сгорело более 800 тыс. га лесов. Установлено, Что пожары 1988 г. были в какой-то степени естественным событием (удары молний) в экологической истории Йелло- устонского парка, которые происходят примерно раз в 200 лет. На территории парка случались обширные пожары: 1690^-1709 гг., когда выгорело 19% лесных формаций, 1730 г. - 15%, 1850-1869 гг. - 9%, и, наконец, 1988 г. - сгорело 26% площади лесов (Ромм, Деспейн, 1990). ОБЕЗЛЕСИВАНИЕ (Обезлесение) - исчезновение с определенной территории леса в результате естественных причин или антропогенных факторов. В отчете ЮНЕП "О состоянии окружающей среды к 2000 году" отмечено, что "сведение лесов - вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечеством..."'. В нынешнем столетии, несмотря на растущее во всех странах признание важности лесов для решения задач социально-экономического развития и охраны природной среды, все же продолжается интенсивное сведение лесов (обезлесивание). Основными причинами сокращения площади лесов на нашей планете являются прямая вырубка лесов для заготовки промышленной древесины, расчистка земель для сельхозугодий и пастбищ, для получения топлива с учетом неуклонного роста населения в развивающихся странах, загрязнение окружающей среды различными токсикантами и т.д. По оценке ФАО, расчистка лесных участков под посевы сельскохозяйственных культур послужила причиной 70% вырубок сомкнутых 317
ОБЕЗЛЕСИВАНИЕ ввддаа •* 'i ааааеаади————д^—ивя—а лесов в тропических районах Африки, почти 50% в тропиках Азии и 35% - в тропиках Америки. В России в 1991 г. было заготовлено около 250 млн м3 древесины (для сравнения в США 527 млн м3). Наиболее быстрое сокращение площади лесов происходит на европейской части нашей страны, на Урале и на Дальнем Востоке. Вырубка лесов производится в России ежегодно на площади 2 млн га. Особенно интенсивно вырубаются влажнотро- пические леса, причем темпы их сиедения с каждым годом возрастают. Если в середине 80-х годов ежегодно уничтожалось 11,3 млн га влажнотропи- ческих лесов, то в 90-х годах - уже 16,8 млн га. Эти показатели намного превосходят темпы естественного и искусственного лесовозобновления тропических лесов: в среднем на 10 вырубленных гектаров приходится всего 1 га лесных посадок, т.е. соотношение 10:1 (в Африке 29:1, в Азии - 5:1). К настоящему времени влажнотропические леса в Латинской Америке сведены на 37% от первоначальных площадей, в Азии - на 42%, в Африке - на 52%. Общая площадь лесов на-Земле составляет 42 млн км2 (или 4,2 млрд га), но их площадь ежегодно уменьшается в среднем на 1,5-2%. Как видно на рис. 57, из 6,2 млрд га девственных лесов мира, существовавших до распространения оседлого земледелия, сейчас осталось только 1,5 млрд га. Наибольшие' площади первичных (в основном, влажнотропических) лесов сохранились в Бразилии, Заире, Индонезии, Колумбии, а боре- альных (хвойных) - в Канаде и России. Меньше всего первичных лесов осталось в Китае и Австралии, а в Западной Европе (за исключением Скандинавских стран) их практически не осталось. Особую опасность и беспокойство вызывает деградация самого крупного массива влажнотропических лесов в бадсейне Амазонки. Темпы сведения 318
ОБЕЗЛЕСИВАЙТЕ лесов здесь особенно возросли в 80-е годы, когда ежегодно уничтожалось более 30 тыс. км2 (в 1988 г. этот показатель достиг 200 тыс. км2). Страны о Бразилия* Заир+ Каиада Иидонезия* Колумбия+ США Австралия Китай Весь мир ///////1 у//////////////////// /////////I плрщадь 100 200 300 400 500 600 ///////////////Л !ЗГ ZHZSIT =г^зГ У//////Л т \77//77//////s/;S///;S/S7\ ZZ2ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ2 063% 56% 1^52% 3% О 5% ^;^^^ (Щ4% •^-I-.-.-------~-^)№U:\" Ч7Ш- 1 GZD-2 |^з-з Рис. 57. Площади первичных лесов, сохранившихся на Земле (конец 80 х годов) и их доля от первоначальной лесопокрытой площади: 1 - первоначальная площадь лесов, 2 - современная, 3 - в т.ч. площадь первичных лесов (+ только влажно тропические леса) 319
В последние годы особенно отрицательное влияние на лесные экосистемы оказывает загрязнение атмосферы. Так, в мире только в 1990 г. в атмосферу было выброшено более 400 млн т главных загрязнителей (оксида углерода, окислов азота, диоксида серы, твердых частиц). Чутко реагируют лесные формации на значительное содержание в окружающей среде диоксида серы, что приводит к возникновению губительных кислотных дождей. В Канаде атмосферные осадки стали в 30- 40 раз более кислыми, чем в доиндустриальный период (конец XIX в.), из-за чего резко снизился прирост и ухудшилось естественное лесовозобновление. Особенно от кислотных осадков пострадали леса Европы, и в первую очередь более чуткие хвойные насаждения. По мере увеличения выбросов в атмосферу диоксида серы на территории Европы, закономерно возрастала площадь поврежденных лесов: с 1000 га (1860 г.) до 150 тыс. га (1956 г.), и, наконец, в настоящее время эта цифра возросла до почти 50 млн га. Это составляет почти 35% от общей площади лесных массивов континента. Как видно на рис. 58, построенном на основе данных Института Всемирного наблюдения (г. Вашингтон), в таких странах, как Чехия, Словакия, Греция, Англия, ФРГ, Норвегия, Польша доля деградированных лесов достигает 49-71% от общей площади лесных массивов. В других странах (Швеция, Югославия, Испания и Австрия) она составляет 22-39%, но все равно довольно значительна. Следует отметить, что доля деградированных лесов наиболее велика в тех странах (особенно скандинавские), которые из-за своего положения и особенностей соседства со странами (где выбросы серы в атмосферу значительны) оказались на путях трансграничных переносов кислотных осадков. Исключение составляет Англия, 320
ОБЕЗЛЕСИВДНИЕ которая является главным экспортером кислотных осадков в Европу, т.к. она поставляет в 11 раз больше соединений серы, чем получает сама. В России от кислотных дождей пострадали леса на Урале, в некоторых районах Сибири и Дальнего Востока, особенно вблизи крупных промышленных центров. площадь 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Швейцария Г-Ы Швеция Югославия Испания Австрия Венгрия Португалия teSSSSKSSSSEESf •-^••■■••••-^"•1 P3SSSESSS3 hvWVAIWWfflll JVWVAWUV МУчУЦЦУУЦМ ЗздюзаЗ 23 fi23700J KV'vWAUWWVfl WWWAM КЕШШ53 к\\\\ЧЧ\\\М шззза SSEB КЧ\\УЛЦ Рис. 58. Оценка деградации лесов Европы (на 1988 г.): 1 - общая площадь лесов, 2 - площадь деградированных лесов, 3 - Фоля деградированных лесов в общей площади (в %) Если эти новейшие данные сравнить с материалами по деградации лесов Европы (аналогичная диаграмма на 1986 г.), то можно отметить общую тенденцию увеличения площади пораженных лесов во многих странах Европы, в частности в Чехии и Словакии (с 41 до 71%), Англии (с 49 до 64%), Норвегии (с 26 до 50%) и т.д. (Вронский, 1992). Поэтому в 1994 г. западноевропейские страны подписали соглашение, по которому они должны за последующие 15 лет сократить выбро- 11. Прикладная экология 321
ОДОМАШНИВАНИЕ сы диоксида серы примерно на 70%. Сейчас в Европе действует 90 станций мониторинга, осуществляющих контроль за кислотностью атмосферных осадков. Сведение лесов приводит к негативным экологическим последствиям: изменяется альбедо земной поверхности, нарушается баланс углерода и кислорода в атмосфере, усиливается эрозия почв, нарушается гидрологический режим рек и т.д. Поэтому в рамках "Плана действий по тропическому лесопользованию" по линии ООН и ФАО, более 50 стран начали разрабатывать национальные планы по сохранению своих лесов и совершенствованию методов лесопользования. ОДОМАШНИВАНИЕ (доместикация от лат. "домашний") процесс превращения диких животных в домашних, а также диких растений в культурные. Этот процесс ведет к изменениям в поведении, анатомии, физиологии, экологии и продуктивности одомашненных видов организмов. Первые животные, которые были одомашнены человеком еще в эпоху неолита, - это собака, коза и овца, а из растений кукуруза, банан и др. Со временем были одомашнены многие виды диких животных {лошадь, осел, як, корова, куры, утки, гуси и др.)- В настоящее время в клетках разводят серебристо-черную лисицу, голубого песца, норку, соболя, нутрию, бобра и др. Культурные (сельскохозяйственные) растения возделываются для удовлетворения своих потребностей (число их превышает 2500 видов). Разнообразные культурные растения имеют различную давность и различное происхождение, в частности открытие центров происхождения культурных растений принадлежит академику Н.И.Вавилову. Так, Восточно-азиатский центр (Китай, Корея, Япония) дал примерно около 20% всей мировой культурной флоры (соя, различные виды проса, 322
"ОЗОННАЯ (ОЗОНОВАЯ) ДЫРА» рис, культурные виды абрикоса, персика, вишни, восточная хурма, многие виды яблони и др.)- Средиземноморский центр происхождения культурных растений - один из древнейших, который дал начало 10-11% видов культурной флоры. Здесь были одомашнены многие виды растений, произрастающие в диком состоянии (лен, клевер, оливковое дерево, рожковое дерево, виноград, пробковый дуб, маслина и др.). В настоящее время О. считают оттним из путей сохранения редких и вымирающих видов животных и растений. "ОЗОННАЯ (озоновая) ДЫРА" - значительное пространство в озоносфере (слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на высотах 20- 25 км) планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием овона. Это явление - лишь часть сложной экологической проблемы истощения озонового слоя Земли. В начале 80-х годов было отмечено уменьшение содержания озона в атмосфере южной полярной области земного шара. В октябре 1985 г. появились сообщения о том, что концентрация озона в атмосфере над английской станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилась на 40% от ее минимальных значений, а над японской станцией весной уменьшилась в 2 раза. Это явление и получило название "озонной дыры". Весной 1987 г. она над этим материком достигла своего максимума: по космическим снимкам занимала площадь около 7 млн км2. Это повторилось и в 1992 г., когда также было зафиксировано значительное снижение содержания озона (примерно на 50%) над Антарктидой и прилегающими пространствами Южной Америки (особенно в Аргентине и Чили). Аналогичные явления отмечены и в Арктике (с весны 1986 г.), но размеры "озонной дыры" здесь почти в 2 раза меньше антарктической. В феврале 1993 г. в верхней атмосфере над Арктикой наблюдалось уменьшение содер- 11* 323
"ОЗОННАЯ (ОЗОНОВАЯ) ДЫРА" жания озона на 10-40% ниже многолетней средней нормы, причем "мини-дыры" фиксировались над северными районами Канады, Скандинавским полуостровом, Шетландскими островами (Великобритания). После многочисленных международных экспедиций в Антарктиде было установлено, что помимо различных физико-географических факторов все же основным является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фррпнов). Последние широко применяются я .производстве и быту в качестве хладоагентов, пенообразователей, растворителей в аэрозольных упаковках и т.д. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Всего в мире производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. В последние годы установлено, что выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонного слоя атмосферы, так один запуск космического корабля типа "Шаттл" приводит к "гашению" не менее 10 млн.т озона. Одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере отмечается увеличение концентрации озона в тропосфере у поверхности Земли, но это не сможет компенсировать истощение озонового слоя, так как его масса в тропосфере едва составляет 10% от массы в озоносфере. Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока УФ-лучей на земную поверхность, что создает опасность для всего живого на нашей планете. По данным ВОЗ, уменьшение содержания в атмосфере озона на 1% приводит к увеличению заболеваний людей раком кожи на 6%; значительно ослабляется Иммунная система человека. Кроме того, рост интенсивности ультрафиолетового излучения может привести к адш- жению урожайности сельскохозяйственных культур (вследствие нарушения обмена веществ в них и воздей- 324
ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАНДШАФТА ствия микроорганизмов-мутантов), к гибели фитопланктона в океане, к нарушению глобального баланса диоксида углерода и кислорода и т.д. Для сохранения озонового пояса Земли существуют как пассивные методы (уменьшение выбросов в атмосферу фреонов, замена их экологически безопасными веществами), так и активные. В США и России начаты работы по активным методам, основанным на сложных физико-химических процессах (инициируемых специальными воздействиями), способствующих либо уменьшению скорости разрушения озона в стратосфере, либо его образованию. Это химическое воздействие на стратосферу в районе "озоновой дыры" в Антарктиде с применением этана и пропана, которые будут связывать атомарный хлор, разрушающий озон, в пассивный хлористый водород. И, наконец, самые современные методы с помощью электромагнитного излучения, электрических разрядов, лазерного излучения, которые в результате фотодиссоциации кислорода будут способствовать образованию озона (Старик, Фаворский и др., 1993). Все это в конечном счете дает возможность уничтожить "озоновые дыры" в околополярных пространствах и дохранить озоновый экран, а значит и земную цивилизацию. ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАНДШАФТА - \ комплекс (система) мероприятий, направленных ра достижение максимально возможной продуктивности ландшафта, наиболее рационального экологического равновесия с помощью благоприятного сочетания компонентов и экосистем с различной степенью прербразованности человеком. Эта экологическая оптимизация в приложении к определенным потребностям человека носит эколого- экономический характер, используя комплекс специальных технических (например, агротехнических, агрохимических, агромелиоративных - в приложении к сельскому хозяйству) приемов. Рас- 325
ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАНДШАФТА смотрим подробнее эти мероприятия на примере оптимизации степных ландшафтов. Основная площадь земельных угодий нашей страны располагается в лесостепной и степной зонах, где пахотные земли занимают соответственно 47 и 57%. За последние десятилетия в результате хозяйственной деятельности человека отмечены коренные изменения основных свойств черноземов, в частности уменьшились запасы гумуса (в лесостепном Поволжье за 100 лет потери гумуса составили 56-69% от исходных), ухудшилась структура почв и т.д. Начались процессы деградации пастбищных земель, из-за нерациональных методов орошения - возросли темпы заболачивания, засоления, осолонцевания, активизировались процессы ветровой и водной эрозии и многие другие. В последние годы проводятся обширные работы по экологической оптимизации степных ландшафтов с целью установления предельных параметров, при которых еще может существовать устойчивый агробиоценоз. Это прежде всего применение агротехники с минимальной обработкой почвы, перевод малопродуктивной пашни в улучшенные пастбища, агромелиоративные мероприятия и др. По данным А.Чибилева (1992), в числе экологически обоснованного ряда мероприятий, препятствующих деградации степных пастбищ и способствующих их восстановлению, являются: запрещение и ограничение ранневесеннего выпаса скота в степи за счет созданйк дополнительных запасов кормов; прекращение одновременного использования пастбищ для различных видов скота при предельных нагрузках; - запрещение длительного выпаса скота на одном и том же месте; - выбор оптимальных нагрузок скота с учетом современного состояния пастбищ; 32G
ОПУСТЫНИВАНИЕ - ускорение восстановления травостоя путем подсева трав, рыхления почв в сочетании с полным прекращением выпаса (на срок 1-2 года). Ландшафтно-экологический анализ ирригационных систем в степной зоне показал, что традиционное орошение может поставить под угрозу само существование черноземных почв. Большие поливные и оросительные нормы, сооружение каналов без гидроизоляции, низкая земледельческая культ^па при орошении приводит к ухудшению основных свойств черноземов, и в первую очередь их гумусного состояния. Учитывая опыт мелиоративного освоения степной зоны страны, для оптимизации ландшафтов орошение на черноземных почвах должно рассматриваться только как исключительная мера. ^Необходимо применять альтернативные методы орошения - водосберегающие технологии (капельное и др.)- ОПУСТЫНИВАНИЕ - процесс, приводящий к потере природной экосистемой сплошного растительного покрова с дальнейшей невозможностью его восстановления без участия человека. Происходит главным образом в аридных районах в результате естественных и преимущественно антропогенных факторов (сведение лесов, неумеренная эксплуатация пастбищ, нерациональное использование водных ресурсов при орошении земель и др.)- Активная и часто неразумная хозяйственная деятельность человека в аридных регионах, занимающих около 30% площади суши, создала реальную угрозу нарушения экологического равновесия, превращая их в бесплодные и опасные для соседних районов, еще не затронутых процессом опустынивания. По оценке ЮНЕП, в мире ежегодные потери только орошаемых земель в результате процесса опустынивания составляет 6 млн га. В целом от этого процесса пострадали 40 млн га орошаемых угодий. Территории с наиболее высокой степенью 327
опустынивания составляют в Азии - около 19%, в Африке - 23%, в Австралии - 45% и в Южной Америке около 10% от общей площади. Особенно страдают страны африканского континента, в частности, в Мавритании из-за прогрессирующей засухи 250 тыс. км2 оказались под угрозой сильного опустынивания. Пустыня Сахара продвигается на юг со средней скоростью б км/год, поэтому из 200 тыс. га богарных земель пригодных для сельхозработ осталось лишь 50 тыс. гл. (Харин, Зонн, 1992). В Мали свыше 30% ее территории находится под угрозой опустынивания. В аридных областях бывшего СССР (Приаралье, Прибалхашье, горные районы Средней Азии и др.) также интенсивно идут процессы опустынивания, захватившие высотно-зональные геосистемы Средней Азии и Южного Казахстана (Тянь-Шань, Па- миро-Алай и др.)- Различные антропогенные факторы создают неблагоприятные условия для естественного развития ландшафтов и отдельных его компонентов. По данным В.М.Чупахина (1990), неправильное ведение лесного хозяйства (уничтожение горных ореховых и плодовых лесов Узбекистана и Киргизии на площади до 10 млн га за последнее столетие) привело к превращению покрытых лесными формациями склонов Памиро- Алая, Тянь-Шаня, Копетдага в сухие степи, к развитию эрозии почв и т.д. Концентрация про- мышледных предприятий (без каких-либо очистных устройств) в межгорных котловинах и долинах влечет многократное загрязнение атмосферы, источников водоснабжения и орошения. В итоге происходит рост процессов опустынивания в горных системах, приводящий к изменениюг структуры и уменьшению биологической продуктивности ландшафтов. Поэтому в бывшем СССР проводятся работы по созданию региональной экологической схемы борьбы cf опустыниванием как основ ком- 328
отходы плексного хозяйственного развития любого региона. По линии ООН уже осуществляется "Проект действий" по проблемам опустынивания, предусматривающий сохранение ландшафтно-экологи- ческого равновесия в различных регионах мира, подверженных развитию процессов опустынивания, с учетом социально-экономических «проблем. ОТХОДЫ - не используемые непосредственно в мес- tov их образования отходы производства, ^мта, транспорта и др., которые могут быть реально или потенциально использованы как продукты в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые - считаются отбросами. Отходы могут быть (рис. 59): о т х о Бытовые ( коммунальные ) жидкие I газообразные Отходы производственного потребления Отходы производства ( промышленные ) Сельскохозяйственные | возвратные | | безвозвратные | Строительные Рис. 59. Основные виды отходов 1. Бытовые (коммунальные) твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод - их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образующиеся в результате амортизации предметов 329
отходы быта и самой жизни людей вещества (включая бани, прачечные, столовые, больницы и др.)- Проблема бытовых отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. Так, в городах США образуется ежегодно около 150 млн т отходов и ожидается к 2000 г. увеличение их объема еще на 20%. В Японии количество бытовых отходов превышает 72 млн т ежегодно. В бывшем СССР в 1985 г. было вывезено спецтранспортом из городов 217 млн м3 бытовых отходов, а в 1988 г. уже 228 млн м3. Поэтому для уничтожения бытовых отходов за рубежом стали сооружать мощные мусоросжигательные установки (до 900 т и более отходов в сутки) для получения энергии. На 1985 г. доля сжигаемого мусора составляет: для США - 3%, Японии - 26%, ФРГ - 34%, Швеции - 51%, Швейцарии - 75% и т.д., причем лишь немногие из заводов производят при этом электроэнергию. Большая часть мусоросжигательных заводов вырабатывает пар, который по паропроводам подается на соседние промышленные предприятия или в жилые кварталы. В нашей стране в 1988 г. на заводы по переработке мусора в целом было вывезено 1416 тыс. т бытовых отходов. 2. Отходы производства (промышленные) остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они могут быть безвозвратными (технологические потери: улетучивание, угар, усушка) и возвратными. Пока в бывшем СССР отходы производства значительны: 1988 г. в машиностроении и металлообработке удельный вес металлоотходов в общем потреблении черных металлов составил 21%, а удельный вес стружки в образовании металлоотходов достиг 42% (Охрана окружающей среды..., 1989). 330
отхоДы Ежегодно в странах ЕЭС также образуется значительное количество отходов: перерабатывающей промышленности 400 млн т, промышленных предприятий - 160 млн т и т.д. Из общего количества отходов (на 1990 г. - 2,2 млрд т) половину составляют отходы сельскохозяйственного производства. Однако если в странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются "захоронению, 33% - сжигается и 7% компостируется, то свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке (по зарубежным источникам). 3. Отходы производственного потребления непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в. установленном порядке машины, инструменты и пр. Они могут быть сельскохозяйственными, строительными, производственными, радиоактивными, последние весьма опасны и нуждаются в тщательном захоронении или дезактивации. В последние годы увеличилось количество опасных (токсичных) отходов - способных вызывать отравления или иное поражение живых существ. Это прежде всего неиспользованные различные ядохимикаты в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащих канцерогенные и мутагенные вещества и др. В США 41% твердых бытовых отходов (ТБО) классифицируют как "особо опасные", в Венгрии - 33,5%, в то время как во Франции - 6%, Великобритании 3%, а в Италии и Японии только 0,3%. В ^России к опасным отходам относят 10% от всей массы ТБО. Во многих странах мира количество опасных отходов неуклонно возрастает (табл. 43). На территории России имеются так называемые химические "ловушки**, т.е. давно забытые захоронения опасных отходов, на которых со временем построили жилые дома и другие объекты. Они со 331
ОТХОДЫ РАДИОАКТИВНЫЕ временем дают о себе знать появлением странных заболеваний среди местного населения, но их учет до сих пор не проведен. Учет таких захоронений в США показал, что имеется не менее 32 тыс. потенциально опасных; в ФРГ - выявлено около 50 тыс. подобных участков, в Нидерландах - 4000, а в небольшой Дании - 3200. Такими же ловушками могут быть примерно 85 мест атомных взрывов в мирных целях, проведенных на территории России. В Прикаспии с 60-х годов было произведено 47 подземных ядерных взрывов в технических целях (глубинное сейсмическое зондирование, для увеличения нефтеотдачи, для создания подземных емкостей в соляных куполах и др.)- 43. Производство опасных отходов в различных странах (по В.И.Данилову-Данилъяну и др., 1994) Страны США ФРГ (без ГДР) Италия Великобритания Франция Россия Мир (в целом)_ Опасные отходы, начало 80-х годов 264000 4892 1500 2000 =s=ss=^s=^=&=s=x= тыс. т конец 80-х годов 275000 6000 3800 4500 3000 20000 338000 ОТХОДЫ РАДИОАКТИВНЫЕ - это побочные биологически или технически вредные вещества, которые содержат образовавшиеся в результате деятельности человека радионуклиды. Радиоактивные отходы (РАО) опасны прежде всего тем, что содержащиеся в них радионуклиды могут рассеиваться в биосфере и вызывать различные генетические изменения в клетках живых организмов, в том числе и человека. Они классифицируются по различным признакам: агрегатному состоянию, по 332
ОТХОДЫ РАДИОАКТИВНЫЕ : периоду полураспада, по удельной активности, по составу излучения и т.д. (рис. 60). твердые жидкие газообразные Короткоживущие (Т1/а £ 1 год) Среднею времени жизни! (1 год <Т^ £100 лет) Долгоживущие (T1/t более 100 лет) низкоактивные (менее 0,1 Ки/м') среднеактивные ( 0,1-1000 Ки/м*) высокоактивные (свыше 1900 Ки/м') Ч^\Ъ ЪЪЪЛЪЛ^ VCWfVWM^V а- альфа излучатели Р- бетта излучатели Y— гамма излучатели нейтронные излучатели Рис. 60, Классификация радиоактивных отходов (РАО) по различным признакам (по А.С.Кривохатскому, 19S9) Среди РАО по агрегатному состоянию наиболее распространенными считаются жидкие, которые возникают на АЭС, на радиохимических заводах, в исследовательских центрах. Значительны также количества твердых РАО, в частности в реакторах АЭС общей электрической мощностью 1 ГВт За год образуется 300-500 м3 твердых отходов, а от переработки облученного топлива еще 10 м8 высокоактивных, 40 м3 среднеактивных и 130 м3 низкоактивных отходов (Кривохатский, 1989). Во многих странах, имеющих АЭС и радиохимические заводы по производству плутония, нако- 333
ОТХОДЫ РАДИОАКТИВНЫЕ пились значительные количества РАО. В настоящее время на территории России суммарная активность Незахороненных отходов составляет более 4 млрд Ки, что равняется 80-и Чернобылям. В Великобритании отходы атомной промышленности к 2000 г. будут составлять: высокой активности - 5 тыс. м3, средней активности - 80 тыс. м3, низкой активности - 500 тыс. м3. Много отходов образуется при переработке отработавшего ядерного топлива (таких предприятий « России - 16). Так, при переработке 1 т РАО возникает (по минимальным оценкам) 4,5 т высокоактивных отходов, 150 т жидких среднеактивных и более 2000 т низкоактивных отходов, Как отмечает А.В.Яблоков (1995), пока не решена проблема радиоактивных отходов и не видно приемлемых путей ее решения. Сейчас используются безнадежно устаревшие методы обращения с РАО: высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, средне- и низкоактивные - разбавляются и распыляются, загрязняя окружающую среду. Наиболее приемлемый вариант решения проблемы отходов - это захоронение их на значительную глубину в земную кору. Так, высокоактивные отходы чаще всего хранят в наземных или подземных емкостях (шахты, штольни, преимущественно в каменной соли, скважины в скальных породах и пр.). Например, в США захоронение РАО производят в соляных шахтах и скальных породах, в Швеции - в подземных хранилищах в гранитах, где в больших ванных, наполненных дистиллированной водой, хранятся емкости с отходами и т.д. В нашей стране отработанные отходы концентрируются при АЭС или в отдельно расположенных хранилищах, где "топливо" выдерживается, значительно снижая свою радиоактивность. На территории России имеется 15 полигонов для захоронения РАО. 334
ОТХОДЫ РАДИОАКТИВНЫЕ В России есть крупные центры по утилизации жидких РАО и их захоронению (Челябинск-65, Красноярск-26 и др.)* К сожалению, существующие методы обезвреживания (цементирование, остекловывание, битумирование и пр.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (НПО "Радон") радиоактивных отходов представляют значительную опасность для окружающей среды. Так, на полигоне "Маяк" (под Челябинском) ежегодно образуется до 100 млн кюри жидких РАО, часть из которых просто сбрасывается в водоемы: уже загрязнено более 3 млн га земель. Этот район стал зоной экологического бедствия, где в 2 раза возросли онкологические заболевания, на 66% заболеваемость детскими лейкозами и т.д. Более или менее нормальная обстановка сложилась в районе НПО "Радон", которое в Московской области производит сбор, транспортировку, переработку и захоронение РАО низко- и среднеак- тивных. Здесь за два десятилетия захоронено около 87 тыс. м3 жидких отходов. Вокруг предприятия имеется санитарно-защитная зона (2,5 км) и зона наблюдения, в которой в 25 пунктах, оснащенных автоматизированными измерителями, и в 150 пунктах периодического контроля осуществляется изучение радиационного фона местности (Соболев и др., 1995). Однако эта проблема со временем может стать еще более острой и актуальной, так как по данным МАГАТЭ к 2000 г. более 65 ядерных реакторов АЭС и 260 используемых в научных целях ядерных устройств (их срок работы превысит 30 лет) станут кандидатами на ликвидацию. По подсчетам экспертов, при их демонтаже потребуется обезвредить около 150 млн кубических футов низкоактивных отходов, и обеспечить захоронение более 100 тыс. т высокоактивных (Природа и ресурсы, 1990, т. 26, № 3-4). 335
ОХРАНА БОЛОТ ОХРАНА БОЛОТ - система мер по сохранению данного типа биома, являющегося важнейшим компонентом биосферы, аккумулятором и хранителем запасов связанной воды и органического вещества. С 1967 г. существует международная программа "Телма" по изучению и сохранению болот земного шара. Согласно Конвенции об охране водно- болотных ландшафтов (марши, болота, торфяники) (Иран, 1971), эти экосистемы обладают огромным ресурсным потенциалом, способствующим развитию хозяйственной деятельности человека, но также отличаются повышенной уязвимостью и поэтому принадлежат к числу местообитаний, которым особенно угрожает деградация. Эти ландшафты занимают около 6% суши и встречаются во всех странах и климатических зонах - от тундры до тропиков. Как уже отмечалось, особенно они широко представлены в России, где площади болот и заболоченных земель составляют около 370 млн га, в том числе 139 млн га - болота. Они не только являются аккумуляторами воды, энергии и диоксида углерода, но служат местообитаниями различных видов животных (на таких территориях в Китае зимует более 90% стерхов - один из исчезающих видов журавлиных). В США 35% редких и исчезающих видов животных приурочены именно к водно-болотным ландшафтам. Эти уникальные виды ландшафта во многих регионах земного шара стали деградировать из-за урбанизации, интенсификации сельскохозяйственного производства, загрязнения окружающей среды и др. В США за последнее десятилетие в среднем ареал водно-болотных ландшафтов сокращался на 185 тыс. га в год; Калифорния утратила 91% водно-болотных угодий. Неблагоприятные условия на водно-болотные ландшафты Западной Африки оказали многочисленные водоподпорные гидротехнические сооружения (Холлис и др., 1988). 336
ОХРАНА ПРИРОДЫ В нашей стране, в частности в Западной Сибири после открытия крупных месторождений нефти и газа, также возросло антропогенное воздействие на экосистемы. Кроме того, широкие работы по мелиорации и осущению заболоченных земель в различных регионах нашей страны без учета физико-географических особенностей районов, в конечном итоге привели к отрицательным последствиям в окружающих ландшафтах. Поэтому в большинстве стран Европы, в Канаде и США создаются или уже созданы болотные заповедники и заказники. В нашей стране также намечены болотные массивы в европейской части и в Сибири, где планируется организация охраняемых территорий. В последние десятилетия в связи с проблемой глобального потепле'ния климата особую роль приобретают болотные ландшафты, которые эффективно связывают один из парниковых газов - диоксид углерода (С02). Подсчитано, что только в верховых болотах России содержится 28 -109 тонн углерода (в низинных - всего 0,75 -109 т). Болота, выводя углерод из атмосферы, в то же время продуцируют метан, тем самым в какой-то степени регулируют климат. Если источником углекислоты являются тропические страны (Индия, Бразилия, Австралия), то Россия один из наиболее мощных поглотителей (стоков) С02 в наземных экосистемах. Все это показывает большое биосферное значение болот в углеродном цикле, а значит, подчеркивает необходимость более рационального использования и охраны болотных экосистем (Природа, 1994, № 7). ОХРАНА ПРИРОДЫ общее обозначение системы мероприятий (технологических, экономических, административно-правовых, международных, биотехнических, просветительных и т.д.), обеспечивающих возможность сохранения природой ресур- со- и средовоспроизводящих функций, генофонда, 337
ОХРАНА ПРИРОДЫ а также сохранение невозобновимых природных ресурсов. Эта система также направлена на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, и предупреждающая прямое и косвенное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровье человека. Охрана природы тесно связана с природопользованием. Важными принципами охраны природы являются: профилактичность (ориентировка на предупреждение негативных последствий), комплексность, повсеместность и территориальная дифференцированность и научная обоснованность. Наиболее важными проблемами охраны природы являются: охрана атмосферы и вод от загрязнения вредными веществами, охрана экосистем и ландшафтов, борьба с шумом, охрана недр и рациональное использование естественных ресурсов, обеспечение радиационной безопасности, охрана генофонда растений и животных, глобальный мониторинг различных антропогенных загрязнителей и т.д. И как здесь не вспомнить слова К.Паустовского: "Надо охранять природу во всех ее видах. Охранять прекрасный русский пейзаж тот пейзаж, что сыграл и играет огромную роль в формировании характера русского народа, в том, что этот народ бесконечно талантлив и мужествен". ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ это территории, в пределах которых обеспечиваются их охрана от традиционного хозяйственного использования и поддержание их естественного состояния для сохранения экологического равновесия, а также в научных, учебно-просветительных, культурно-эстетических целях. Режим охраны может быть заповедным, заказным или комбинированным (с ограниченным хозяйственным использованием. По степени строгости заповедного режима различают следующие категории: заповедники, заповедники био- 338
ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ сферные, заказники, национальные и природные парки, резерваты и др. (рис. 61). Охраняемые природные территории Заповедники Национальные парки Заказники Памятники природы Заповедно- охотничьи хозяйства Биосферные заповедники Природные парки Резерваты Памятники всемирного наследия Санитарно- курортные зоны Рис. 61. Приоритетные типы охраняемых природных территорий Организация таких территорий включает следующие задачи: сохранение уникальных ландшафтов, охрана редких и исчезающих, реликтовых и эндемичных видов растений и животных, обеспечение необходимых условий для их воспроизводства и др. Исключительно значение охраняемых территорий для сбережения всего разнообразия жизни на Земле и ее генофонда. В зару- 339
ПАМЯТНИК ВСЕМИРНОГО НАСЛЕДИЯ бежных странах национальные парки, которые чаще всего возглавляют систему охраняемых территорий, имеют также большое рекреационное значение. В настоящее время в мире общее количество охраняемых природных территорий превысило 2600 при общей их площади свыше 4 млн км2, что составляет 3% площади суши. Разнообразны категории охраняемых участков природы (научный резерват, охраняемый ландшафт, лесной парк, природный парк памятник природы, ресурсный резерват и др.)» что обусловлено политико- экономическими и социально-культурными различиями стран. Охраняемые природные территории в Новой Зеландии отличаются наибольшими относительными размерами среди всех стран мира (около 16% территории страны), причем 10 национальных парков охватывают около 50% площади охраняемых территорий. В табл. 44 приведены данные о доле охраняемых территорий в сравнении с площадью стран Европы, Северной и Южной Америки. Видно, что наибольший процент охраняемых природных территорий приходится на такие страны, как Австрия, Коста-Рика, Чехия и Словакия, Норвегия, Панама, Исландия и др. Все эти охраняемые природные территории выполняют основную роль - охрану эталонных природных экосистем. ПАМЯТНИК ВСЕМИРНОГО НАСЛЕДИЯ - в 1972 г. перед лицом растущей угрозы природному и культурному достоянию человечества, ЮНЕСКО приняла Конвенцию о Всемирном наследий, учредив Фонд, средства которого используются в целях охраны памятников мировой культуры и важных природных достопримечательностей. К ним относятся памятники культуры, уникальные природные территории или объекты, как правило, имеющие национальное значение. В настоящее время в Международный Список Всемирного наследия включено 337 природных и культурных объектов 340
ПАМЯТНИК ВСЕМИРНОГО НАСЛЕДИЯ 44. Доля площади охраняемых природных территорий в сравнении со всей площадью территории различных стран мира (по зарубежным источникам) Страна Площадь охраняемых территорий (в %) Европа Австрия Чехословакия Норвегия Исландия Великобритания Финляндия Венгрия Югославия Швеция Нидерланды Италия Швейцария Болгария Греция Франция 15,08 10,34 9,2 8,05 6,1L 2,85 2,82 2,68 2,61 2,35 1,12 0,82 0,75 0,74 0.7 Страна Площадь , охраняемых территорий (в %) Северная и Южная Америка Коста-Рика* Панама Венесуэла Эквадор Боливия Колумбия Перу США Парагвай Канада Бразилия Аргентина Мексика Уругвай Никарагуа ИД 8,64 8,4 7,35 3,96 3,47 3,34 3,33 3,04 1,45 1,25 0,96 0,28 ! оде 0,12 ("Курьер ЮНЕСКО", № 1, 1992). Основными критериями для включения в этот список служат: объекты, наглядно отражающие основные атапы эволюции Земли; объекты, отражающие взаимодействие человека с природной средой; * Системы национальных парков занимают господствующее положение в Колумбии (97% всей охраняемой площади), Аргентине (94%), Перу (91%), Парагвае (90%), Коста-Рике (80%), Бразилии и т.д. 341
ПАМЯТНИК ПРИРОДЫ уникальные природные экосистемы, исключительно живописные ландшафты, а также территории с редким сочетанием элементов культуры и природы; места обитания редких и исчезающих видов рас тений и животных и др. Из природных объектов в Список включены: Йеллоустонский парк, резерват Нгоронгоро (Танзания), Галапагосские острова, Большой Барьерный риф (Австралия), Национальный парк Сере"^ети (Танзания) и др. Также в список всемирного наследия ЮНЕСКО включены: Великая Китайская стена, Акрополь в Афинах (Греция), пирамиды в районе Гиза- Дахшур (Египет), Мамонтова пещера и Большой Каньон (США), Беловежский национальный парк (Польша) и др. К конвенции ЮНЕСКО по охране памятников всемирного наследия к 1 июня 1988 г. присоединилось 102 государства. ПАМЯТНИК ПРИРОДЫ отдельные природные объекты (водопады, пещеры, гейзеры, уникальные ущелья, вековые деревья и др.)» имеющие научное, историческое и культурно-эстетическое наследие. Впервые термин ввел знаменитый географ А.Гумбольдт. К ним можно также относить: уникальные геологические обнажения, редкие экземпляры флоры и фауны, отдельные небольшие водоемы, болота, колки, байрачные дубравы, сосновые боры, места исторических событий и др. В бывшем СССР зафиксировано несколько тысяч памятников природы, в частности в РЬссии на 1 января 1978 г. их было 5523 (из них 2187 - ботанических объектов, 1280 - водных, 1224 - зоологических, 823 - геологических и т.д.). К наиболее известным относятся: "Капова пещера" на Урале, чинара "Семь братьев" под Ашхабадом, "Удунасский дуб" в Эстонии, Колыванское озеро в предгорьях Алтая с причудливыми гранитными скалами по берегам и др. Среди огромного коли- 342
ПЕСТИЦИДЫ чества памятников природы следует упомянуть о парках-памятниках и музеях-усадьбах (Михайлов- ское, Ясная Поляна, Абрамцево, Кижи, Соловецкий монастырь и др.)- За рубежом имеется много памятников природы; так, самые знаменитые гейзеры, водопады, пещеры, уникальные скалы, места находок ископаемой фауны и флоры подробно описаны в книге профессора Кёльнского университета Мартина Шварцбаха "Великие памятники природы" (Ч., Мир, 1973. 330 с). ПЕСТИЦИДЫ - (ядохимикаты) - химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п. Пестициды в зависимости от объекта подразделяются 1на: гербициды - для уничтожения соркой растительности, инсектициды (против вредных насекомых), зооциды (для борьбы с грызунами), фунгициды (с возбудителями грибковых заболеваний), дефолианты (для удаления листьев), дефлоранты (для удаления лишних цветков) и т.д. За последние десятилетия число различных типов пестицидов сильно возросло, только в США их количество достигло 900. По данным А.В.Яблокова (1988), в нашей стране в 1986 г. было применено пестицидов в среднем около 2 кг на 1 га (примерно ка 87% пашни) или около 1,4 кг на душу населения, а в США 1,6 кг на 1 га (на 61% пашни) или 1,5 кг на душу населения. В 1989 г. в бывшем СССР в среднем применялось уже 3 кг на 1 га пашни, а в некоторых районах (Средняя Азия, Молдавия, Армения) показатели применения пестицидов во много раз превышали средние значения по стране. Во многих странах также отмечается значительный рост применения пестищщов в сельском хозяйстве, в частности в Индии их применение возросло с 2000 т в год в 50-е годы до более чем 80000 т в середине 80-х годов. 343
Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет). На рис. 62 показаны различные пути рассеивания и движения пестицидов в биосфере. При использовании даже наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходят прямо в атмосферу, а для таких пестицидов, как ДДТ и диэлдрин, характерна дистилляция с парами воды на земной поверхности. Эта часть пестицидов, не достигших растений, подхватывается ветром и осаждается в районах суши или океана, весьма удаленных от зон применения вещества. Они в конечном итоге попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные биймы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают свои концентрации при движении по трофическим цепям. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фито- ценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Подсчитано, что 98% инсектицидов и фунгицидов, 60-95% гербицидов не достигают объектов подавления, а попадают в воздух и воду, а зооциды создают в почве безжизненную среду. Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.)» отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи (Яншин, Мелуа, 1991). Даже в ни- 344
ПЕСТИЦИДЫ чтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая таким образом его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека. Олрыс; Испарение или сублимация Биологический круговорот V чеиие и Включение и концентрация' концентра» \ в пресноводной биомассе I «ия в назем-/ Ъиойбио* j чГссв.' биологический круговорот Включение и концентрация в морской биомасса Рис. 62. Движение пестицидов в биосфере (по Ф.Рамаду, 1981) По данным Института всемирного наблюдения (г. Вашингтон) ежегодно в мире регистрируются от 400 тыс. до 2 млн случаев отравления пестицидами, большинство которых приходится на сельских жителей развивающихся стран. Так, в Индии вследствие пести- цидного отравления ежегодно погибают 20-40 тыс. человек. Поэтому в некоторых странах (США, Франция, <$РГ) начинают уменьшать дозы применения пестицидов или полностью от них отказываться. В 1985 г. в США уже насчитывалось свыше 20 тыс. фермерских хозяйств, отказавшихся от применения не только пестицидов, но и минеральных удобрений. Аналогичные примеры имеются в бывшем СССР: некоторые хозяйства Краснодарского края, 845
ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛЕСА Омской и Полтавской областей отказались от применения пестицидов, а при этом урожаи зерновых даже увеличились. В Краснодарском крае начинают применять безгербицидное методы выращивания риса и кукурузы. В последние годы в США разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых организмов или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды протицидами. ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛЕСА - способность лесных формаций поглощать атмосферные загрязнители антропогенного происхождения как газообразные (диоксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, озон и др.), так и твердые выпадения (пыль, тяжелые металлы и др.). В наземных экосистемах главным хранителем атмосферных загрязнителей является органика лесной подстилки. Она связывает выпадения твердых частиц, в частности свинца, которого только в лесных экосистемах умеренной зоны ежегодно поступает около 200-400 г/га. Так, л^са (в основном сосняки) Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей (Центрально-Черноземный район) ежегодно поглощают из воздуха 2,5 млн т диоксида углерода и выделяют 2,0 млн т кислорода и 110 т биологически активных веществ. Лесные формации США способны поглощать около 25% ежегодных выбросов моноо1Ссида углерода и большую часть диоксида серы. В табл. 45 приведены данные американского эколога У.Смита (1985) по предположительной оценке поглотительной способности лесных формаций земного шара. Видно, что способность лесных почв поглощать некоторые атмосферные загрязнители может быть весьма высокой и намного превосходить в этом отношении саму растительность. Видимо, лесные экосистемы нашей планеты способны поглощать атмосферные примеси в ко- 34G
ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛЕСА личествах, приблизительно равных или даже превышающих современные уровни антропогенных выбросов. В то же время как эффект поглощения С(>2 в процессе фотосинтеза, возможно, уравновешивает высвобождение этого газа путем окисления гумуса и выжигания лесов в умеренной зоне. Однако интенсивное уничтожение влажнотропических лесов (ежегодно 11 млн га) способствует избыточному поступлению СО2 в атмосферу. Огромна роль прсных формаций, расположенных вдол** автомагистралей с интенсивным движением, в поглощении тяжелых металлов (особенно свинца). Растения испытывают сильную нагрузку этого потока, при котором содержание свинца может в 50-200 раз превышать фоновые содержания этого компонента в незагрязненных деревьях, травах и сельскохозяйственных культурах. 45. Расчетные величины поглощения атмосферных загрязнителей лесными экосистемами земного шара (приблизительно) (по данным У.Смита, 1985) Загрязнитель Диоксид углерода Монооксид углерода Диоксид серы Монооксид азота Углеводороды (только этилен) Озон Твердая фракция (свинец) Процесс Фотосинтез Растительность Почвы Экосистема в целом Растительность Почвы Экосистема в целом Растительность Почвы Экосистема в целом Почвы Растительность Почвы Экосистема в целом Почвы Количество примесей (кг/гол) 70 1012 5 10Ю 50 101° 5510Ю 0,675 101- 200-Ю12 201 1012 1-1011 351011 361011 40-109 0,003-1013 451013 451013 100 IP6 347
ПОДТОПЛЕНИЕ иди—ври i ii i .дааавяаааааввеада^иведаваабигааЕааахдаавв^да—д^вв Хвоя многих хвойных древесных пород способна накапливать огромные количества загрязняющих веществ. На основе проведенных исследований в северотаежных формациях Русской равнины установлено, что в еловой хвое деревьев, расположенных в зоне полной деградации ландшафта, вблизи промышленных центров (всего на расстоянии 6-10 км), максимальные концентрации тяжелых металлов (никель, цинк, медь, кобальт и др.) достигают 1200-1300 мг/кг сухого веса (в контрольном районе благополучная тайга - всего 40-100). В значительных количествах в еловой хвое этой зоны также фиксируется сера до 3150-3400 мг/кг сухого веса, а в контрольном районе - 400-800 (Крючков, 1991). В зарубежных странах, в частности в Болгарии, при строительстве АЭС и других ядерных объектов предусматривается вокруг них санитарно- защитные зоны шириной до 30-50 км. Древесно- кустарниковые формации эффективно задерживают пылевые частицы (до 72%), газообразные примеси (до 60%) в призегушом слое атмосферы. Для создания лесозащитных зон вокруг атомных реакторов наиболее подходящими являются следующие деревья: чинара, ясень, белый тополь, конский каштан, белая акация,, липа мелколистная, а из кустарников: тамариск, шиповник, сирень, боярышник и др. Таким образом, лесные экосистемы не только обеспечивают человека энергетическими и другими сырьевым»-ресурсами, но и обезвреживают целый ряд загрязняющих биосферу "отходов цивилизации". ПОДТОПЛЕНИЕ - повышение^ уровня грунтовых вод, вызванное созданием гидротехнических сооружений (водохранилищ, плотин, каналов и др.) и подпором поверхностных вод, а также при неправильном оргошении сельскохозяйственных зе- 348
ПОДТОПЛЕНИЕ мель. Особенно значительны потери воды при транспортировке в оросительных системах, так в нашей стране на 1988 г. это составило в среднем 32856 млн м3 или около 19% от общего водозабора. Наиболее эффективные водосберегающие технологии полива (капельное орошение и др.) внедрены в бывшем СССР на «весьма незначительных площадях. Все это создало сложную экологическую проблему - подтопление. Так, на территории России значительно подтопл^нм около 900 городов, более 500 поселков городского типа и тысячи мелких населенных пунктов, 256 элеваторов и т.д. Подтопление это техногенный процесс, развивающийся на застроенных территориях (города, населенные пункты, и на территориях, прилегающих к водохранилищам и орошаемым массивам. Так, площадь подтопленных застроенных территорий в России составляет более 8000 км2, а сельскохозяйственных угодий - более 34 тыс. км2 (Казакова, Слинко, 1993). Впервые в России составлены каталог 2011 подтапливаемых населенных пунктов (на 1 января 1990 г.) и карта подтопления территории страны в масштабе 1:5000000, на которой выделено 8 типов гидрогеологических районов. На карте учтены 3 параметра: К коэффициент пораженности территории (отношение подтопленной площади к общей площади населенного пункта, изменяется от 0,1 до 1); У скорость развития процесса (подъем уровня грунтовых вод, м/год); Т - время подъема уровня воды на застроенных территориях до глубины 2-3 ад от поверхности земли, лет). Предложенная классификация позволяет более целенаправленно составлять региональные схемы защиты областей или детальные схемы защиты городов (табл. 46). 349
ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА 46. Усредненные оценки степени опасности подтопления (по данным И .Г .Казаковой, О.В.Слинко, 1993) ===== ' ■ И, 1 -J Категория опасности Очень опасные Опасные Слабоопасные К 0,75-1,0 0,5-0,75 до 0,5 У, м/год более 1 0,5-1 _менее_0,_5_ Т, лет менее 3 до 5 более 5 Основными следствиями подтопления являются: подъем уровня грунтовых вод, увлажнение и замачивание грунтов оснований зданий и сооружений, приводящее к деформациям их в результате просадок грунтов; затопление подвалов, подземных коммуникаций; коррозия подземных частей металлических конструкций, трубопроводов; активизация оползней и др. Сильно подтоплены такие города, как Нижний Новгород, Ангарск, Астрахань, Уфа, Куйбышев и др.; особенно процессы подтопления приняли значительный размах в Краснодарском крае, в Ростовской области, в Ставропольском крае. Подтоплены многие районы Средней Азии, где значительные площади занимают орошаемые земли. Поэтому для борьбы с подтоплением намечен ряд мероприятий: организация поверхностного стока на застроенных территориях, ликвидация утечек из искусственных водоемов и ирригационных сооружений, внедрение водосберегающих технологий и системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА - нужда или недостаток в чем-либо необходимом для поддержания жизнедеятельности организма, человеческой личности, социальных групп и общества в целом; или состояние индивида, создаваемое испытываемой им нуждой в объектах, необходимых для его существования и развития, и выступающее источником 350
ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА его активности. Потребности выступают как такие состояния личности, благодаря которым осуществляется регулирование поведения, определяется направленность мышления, чувств и воли человека. Н.Ф.Реймерс (1994), выделяет 6 основных групп потребностей человека: анатомо-физиологичес- кие (биологические), этолого-поведенческие (психологические), этнические, трудовые, экономические и социальные (рис. 63). Биологические потребности человека, это группа потребностей, которые обуславливают его выживание и сохранение физического здоровья. Она включает большое количество различных факторов природной среды: тепловой, радиационной и магнитно-волновой комфорт, состав воздуха и качество воды, не 'приводящие к физиологическим аномалиям и др. К физиологическим нуждам относятся: сбалансированная по калорийности и химико-элементному составу пища, продолжение рода как биологическое стремление к размножению и т.д. Этолого-поведенческие (психологические) потребности человека обуславливают его душевный покой, включая: потребность психолого-эмоционального контакта, создание своей группы (в том числе и семейной) с учетом факторов внешней среды (звуки, состояние погоды, комфортность жилища и пр.). Особенно следует подчеркнуть связь истории формирования этноса с особенностями природной среды, на которой настаивает Л.Н.Гумилев, в том числе с культурным ландшафтом. Этнические потребности человека — они обусловлены необходимостью обеспечения самостоятельности этноса, его существования и развития. Природная составляющая этих потребностей заключается в том, что этнос (как образование, формирующееся на грани между "биологическим" и "социальным" человеком под влиянием среды жизни) нуждается в "цветущем крае", т.е. среде жизни, запечатленной "этнической 351
ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА наследственностью". Это архитектура, культурные ландшафты, организация населенных мест и т.д., в целом "экология культуры". Составляющие: | | материально-энергетическая \////\ информационная КОМ эстетических потребностей Рис, 63, Схема потребностей человека (по Н.Ф.Реймерсу, 1994) Социальные (и социально-психологические) потребности человека - они обеспечивают социальный комфорт человека. Они включаю*: гарантированные законом или обычаями гражданские свободы; моральные нормы общения между людьми; возможность пользоваться культурными ценностями (библиотеками, музеями, театрами и т.п.); степень обеспеченности основным жильем и его качество; чувство нужности обществу, а через него нужности самбму себе и т.д. 352
ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА Трудовые потребности человека - они обеспечивают эколого-социально-экономическую адаптацию человека к условиям природной и социально- экономической среды с учетом его индивидуальных наклонностей ц семейно-традиционных предпосылок. Природные условия и естественные ресурсы служат одним из ббъектов и предпосылок приложения труда. Экономические потребности человека это группа потребностей человека по обеспечению материальной возможности удовлетворения всего остального комплекса (пищей, одеждой, жильем, предметами обихода, средствами труда, рекреацией, источниками информации и т.д.). Они также включают обеспеченность всем необходимым для жизни комплексом природных условий. Перечисленные группы потребностей человека находятся в теснейшей взаимосвязи между собой. Так, потребность в пище одновременно биологическая, этническая и экономическая, труд необходим биологически, этологически, этически, социально, экономически, но везде как особое проявление. Как отмечает Н.Ф.Реймерс (1994, с. 317), "для подъема благосостояния людей необходима оптимизация всех подсистем и элементных блоков систем обеспечения потребностей людей с учетом системного целого". Иногда состояние среды может негативно повлиять на жизнедеятельность человека. Повышенная этажность, дальность поездок на работу, загрязненность атмосферного воздуха, отсутствие зеленых насаждений и т.д. могут привести к наследственным и ненаследственным заболеваниям, травматизму, более скорой инвалидности - типич- 12. Прикладная экология 353
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ ным следствиям комплексной дезадаптивности. Экологический подход ныне стал в один ряд с социально-экономическим, без него не может быть понятно ни одно явление в жизни общества, принято оптимальное решение. Эта экологизация человеческой деятельности поможет более разумно удовлетворить различные потребности человека. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ - теория и практика рационального использования человеком природных ресурсов; сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей человечества в качестве и разнообразии окружающей среды, на улучшение использования естественных ресурсов биосферы. Выделяют два типа природопользования: рациональное и нерациональное. Последнее, как правило, ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению оздоровительных и эстетических качеств, т.е. это система деятельности, не обеспечивающая сохранения природно-ресурсного потенциала природы. Рациональное природопользование - это система деятельности, призванное обеспечить экономное использование природных ресурсов и их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося народного хозяйства и сохранения здоровья людей. Основные принципы рационального природопользования показаны на рис. 64. Это - изучение, охрана, освоение и преобразование (Ефремов, Хозин, 1981). Природопользование принимает различные формы в зависимости от типов природных ресурсов: расходуемых (энергетические, сырьевые, пищевые, генофонд) и ресурсов среды (условия труда, отдыха и 354
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ здоровья). В понятие о рациональном освоение природных ресурсов и условий входит наиболее полное использование достоинств среды и экономичное получение энергии, сырья; целенаправленное преобразование рассчитано на умножение и обогащение природных ресурсов и на улучшение природных условий. Так/при использовании ис- черпаемых и при этом невозобновимых (минеральных) ресурсов важны комплексность и экономичность добычи, сокращение отходов и т.п. Охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование - их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.). Учет и оценка, прогноз развития, разработка системы управления и использования Обеспечение качества Поддержание продуктивности (воспроизводство) Эффективность Комплексность и экономичность добычи и переработки Улучшение и оптимизация Обогащение (количественное и качественное) Различные типы ресурсов окружающей природной среды Рис. 64. Основные принципы рационального природопользования (по ЮЯХфремову и др~„ 1981; с изменениями) ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ научное предвидение возможного состояния природных экосистем и окружающей среды, определяемого естественными процессами и антропогенными 12* 355
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ факторами. При составлении эколого- географических прогнозов используются общие методы исследований (сравнительный, исторический, палеогеографический и др.), а также частные методы (методы аналогий и экстраполяции, индикационный, математическое моделирование и др.). В последнее время особое значение приобретает экологическое моделирование имитация экологических явлений и процессов с помошью лабораторных, логических (математических) или натурных моделей. При прогнозировании тенденций развития природных ландшафтов необходим не только анализ современного их состояния и функционирования, но и динамики развития в прошлом. Этому способствует применение палеоботанических методов (в основном палинологический или спорово-пыльцевой) при изучении древних ландшафтов плейстоцена и голоцена. На основе математической обработки современных палинологических спектров донных осадков южных морей и климатических показателей метеостанций, расположенных на побережьях и островах, получены регрессионные модели. Они позволяют провести количественную оценку климата (температура года, июля, января, годовая сумма осадков) и типов растительности прошлых геологических эпох (Вронский, Букреева, 1991). Многие из вышеуказанных методов используются при установлении экологических последствий "парникового эффекта", в частности моделирование показало, что при удвоении концентрации СО2 в атмосфере будет наблюдаться повышение температуры воздуха в приземном слое примерно на 2,5°С, а это в свою очередь приведет к повышению 'уровня океана на 10-30 см 35G
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ (Кондратьев, 1990). С помощью математические моделей проведено прогнозирование возможного поднятия уровня Мирового океана на XXI век (в конце века - возможно, уровень повысится на 1 м) и его экологические последствия. По данным Д.Пью (1991), при таком подъеме уровня океана будут затоплены многие густонаселенные райЪны морских побережий и островов, в частности 20% территории Бангладеш, а также начнутся негативные процессы в береговой до.че, которые создадут ряд сложнейших социально-экономических и экологических проблем. Последствия глобального потепления климата отрицательно скажутся на состоянии зоны многолетней мерзлоты, которая в России занимает около половины ее территории. Поэтому было проведено прогнозирование динамики данной зоны с использованием различных палеогеографических методов для потепления на 1°С (аналог - климатический оптимум голоцена - 5,5-6 тыс. лет назад) и на 2°С (оптимум микулинского межледни- ковья - около 125 тыс. лет назад). По данным А.А.Величко и В.П.Нечаева (1992), при глобальном потеплении климата на 1°С на крайнем северо-востоке Европы и на севере Западной Сибири южная граница распространения многолетней мерзлоты отодвинется к северу на 300 км. Только в Западной Сибири площадь сплошной мерзлоты сократится почти на 50%, что негативно скажется на природных ландшафтах и хозяйственной деятельности человека. На основе неравновесных моделей установлено, что при глобальном потеплении климата на 1-2°С (на рубеже веков и в первой четверти XXI в.) по всей зоне многолетней мерзлоты на Севере Евразии будет отмечаться активизация процессов солифлюкции, термокарста и термоэрозии, заболачивание и ухудшение состояния лесных массивов и т.д. Эти прогнозы необходимо уже в настоящее время учитывать с перспек- 357
ПУСТЫНИ тивой при освоении северных регионов России. Группой американских ученых составлено 12 эмпирических моделей (по наблюдениям на 22 озерах и водохранилищах США) по эвтрофирова- нию пресноводных экосистем. В моделях были учтены многие параметры: динамика биогенных веществ, фито- и зоопланктона, фосфор, кремний, кислород и др. (Хендерсон-Селлерс и др., 1990). Эти модели полезны не только для оценки современного трофического состояния во.п^емов, но и для прогноза состояния экосистем и качества воды в будущем (контроля антропогенного эвтрофиро- вания) при возрастающих нагрузках. ПУСТЫНИ наземный биом, характеризующийся крайне неблагоприятными климатическими условиями (количество осадков менее 200 мм) и бедностью растительного покрова. Эти аридные области занимают до 36% площади суши, а в бывшем СССР - около 11% его территории. Пустыни подразделяются на тропические, субтропические и умеренные, последние два типа характерны для нашей страны. Выделяет следующие морфологические типы пустынь: песчаные (Такла- Макан, Алашань, Каракумы и др.); каменистые (Сахара, где только 20% ее площади занимают пески, Устюрт и др.); глинистые (Гоби, Голодная степь) и солончаковые (Деште-кевир - на Иранском нагорье). Адаптация растений к таким экстремальным условиям (жара, засуха, недостаток в*паги, засоленность почвогрунтов и др.) в процессе длительной эволюции сформировала самые разные экологические приспособления. Это прежде всего господство ксерофитов, могущих экономно расходовать влагу при активной сосущей способности корней, проникающих на значительную глубину (верблюжья колючка, саксаул, ^джузгун и др.). Значительное участие эфемеров, которые из-за от- 358
ПУСТЫНИ сутствия влаги вынуждены сокращать свой вегетационный период; в самых экстремальных районах Центральной Сахары они могут быть единственными растениями, появляющимися после редких дождей. Немалую роль в пустынных фито- ценозах играют мнЬголетние травы (осоки, мятлик и др.); в песчаных пустынях доминируют псаммофиты (однолетние злаки* осоки, маревые, крестоцветные и др.)э имеющие приспособления против алгыпания их песком. Встречаются также тдофи- ты и суккуленты. Во всех пустынях земного шара преобладающими видами растений являются представители таких семейств, как маревые, крестоцветные, сложноцветные, бобовые, парнолистниковые, гречишные и др. В величайшей пустыне земного шара - Сахаре (площадь 9,1 млн км2) флора насчитывает примерно 1200 видов, среди которых доминируют представители 6 крупнейших семейств - злаки (203 вида), сложноцветные (164 вида), бобовые (154), крестоцветные (73), маревые (64) и гвоздичные - 73 вида ("Сахара**, 1990). Флора пустынь сравнительно небогата: в песчаных пустынях Турана обнаружено 536 видов растений, Западных Кызылкумов - 533, Южного Устюрта - 259 и т.д. Ведущую роль в ландшафтах пустынь играют полынно-маревые и полынные сообщества, а на засоленных почвах - галофитные типы (заросли сарсазана, солероса, кокпека, боялыча и др.)- К типичным представителям животного мира пустынь относятся: тушканчики, суслики» вараны, степные удавчики, разнообразные змеи, насекомые, а из крупных животных - джейраны, сайгаки, куланы и др. Возросшее воздействие антропогенных факторов на природные ландшафты аридных районов привело к возникновению глобальной экологической проблемы - опустыниванию. Поэтому во многих странах уже проводятся 359
ПЫЛЬНЫЕ БУРИ работы по разработке научных основ рационального природопользования в пустынных районах земного шара. ПЫЛЬНЫЕ БУРИ - связаны с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности большого количества пыли или песка, частиц верхнего слоя иссушенной почвы, не скрепленной растительностью. Причинами их могут быть как природные (засуха, суховей), так и антропогенные факторы (интенсивная распашка земель чрезмерный выпас скота, опустынивание и пр.). Пыльные бури характерны в основном для засушливых областей (сухие степи, полупустыни, пустыни). Так, в степях на Великих равнинах США в период засухи в 30-е годы нашего столетия образовалась огромная, так называемая "пыльная чаша'*, очаг развития мощных пылевых выносов. Они возникли в результате неконтролируемой распашки земель, что и привело к катастрофической ветровой эрозии, а в конечном счете к падению урожаев и разорению американских фермеров (Григорьев, 1991). Антропогенное опустынивание в Приаралье привело к возникновению мощных очагов пыльных бурь, особенно на северо-восточном побережье Аральского моря. Так, в 1990 г. по космическим снимкам общая масса переносимой пыли достигла 90 млн т. Также мощные очаги пыльных бурь возникли на Черных землях Калмыкии, где во время одного из таких выносов в воздух было поднято около 1,5 млн т пыли. На равнинах южнорусских степей довольно часто отмечались пыльные бури, причем наиболее сильные фиксировались в 1928, 1960, 1969 и 1984 гг. Основное их количество приходится на весенне-летний сезон, но бывают они иногда и в зимнее время. По многолетним данным метеостанций для г. Ростова-на-Дону число дней с пыльными бурями (в % к их общегодовому количеству) по сезонам года со- 360
ПЫЛЬНЫЕ БУРИ ставило: для весны - 15, лета - 68, осени - 16 и для зимы 1%. В марте-апреле 1960 г. в пределах Северного Кавказа и Нижнего Дона бушевали разрушительной силы пыльные бури. Сильные ветры восточных румбов (25-40 м/с) поднимали с поверхности почвы и переносили огромное количество пыли на значительнее расстояний. Возле полезащитных лесонасаждений, железнодорожных насыпей и других преград образовывались эолово- аккумулятивные формы рельефа, * отрицательные - были полностью засыпаны пылеватым материалом. Длина барханов составляла 25-50 м, при их высоте 0,5-2,0 м (Молодкин, 1992). В этот период на акваторию Азовского моря поступило около 50 млн т пыли. Многие оросительные каналы были полностью засыпаны продуктами дефляции, что нанесло огромный ущерб сельскому хозяйству региона. Особенно пострадали озимые посевы на полях с незначительным количеством лесополос. Зимой 1969 г. наблюдались сильные пыльные бури, обусловленные как метеорологическими условиями (восточные ураганные ветры), так и агротехническими факторами. В отдельных районах Нижнего Дона с поверхности пашни с посевами был снесен 2-5-сантиметровый слой почвы, а ;з Ставропольском крае - слой почвы до 6-8 см и более. Сформировались мощные снежно-земляные валы (шириной до 25 м и более, при высоте - до 1' м) у лесополос. Озимые были повреждены в Ростовской области и Краснодарском крае соответственно на площади 646 и 600 тыс. га. Однако, посевы озимых и оросительные каналы, защищенные лесополосами, особенно меридионального направления, пострадали значительно меньше, чем на других пространствах. Установлено, что основными способами защиты почв в степных районах от пыльных бурь служат агролесомелиорация и высокий уровень агротехнических работ. 361
РЕЗЕРВАТ РЕЗЕРВАТ (от лат. - сохраненный) - природная охраняемая территория с заповедным или заказным режимом; термин широко применяется в зарубежных странах, но по своему назначению и режиму они близки к заказникам или в некоторых странах (Финляндия, Австрия, Швеция, Нидерланды) приближаются к понятию "заповедник". По классификации МСОП среди охраняемых природных территорий на первый план выдвигаются наилучшие резерваты со строгим режимом охраны природы. Цель таких резерватов - сохранение природных экосистем в ненарушенном состоянии. Как правило, такие резерваты занимают малую территорию и бывают различного назначения (комплексные, лесные, зоологические, ботанические, болотные и т.п.). Легкая уязвимость островной флоры и фауны привела к тому, что на островах Океании под угрозой исчезновения находится более 30-40% органического мира. Поэтому в Новой Зеландии, занимающей одно из первых мест в мире по площади охраняемых территорий, кроме 15 национальных парков, создано около 1300 природных резерватов (их площадь достигает 400 тыс. га). Они, за немногим исключением, невелики по площади и созданы для охраны некоторых птиц (киви, султанская курица, пастушка такахе), редких видов растений, водопадов, пещер и т.п. По своему характеру они близки к памятникам природы в других странах. На острове Карава организован резерват (в Новой Зеландии еще называют "убежище") для охраны и восстановления "живого ископаемого" - современника динозавров - рептилии гаттерия (или туатара). В Австралии термин "резерват" означает общее название охраняемых территорий, причем из 136 природных резерватов 86 отнесены к категории "научного резервата". В африканском 3G2
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ резервате Нгоронгоро (Танзания) охраняются многие редкие виды животных (черный носорог, бегемот, леопард, пятнистая гиена, газели Томсона и Гранта, буйвол и др.)- РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ (от лат. - повторно и обрабатываю) комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. На действующих предприятиях, связанных с нарушением земель, рекультивация должна быть неотъемлемой частью технологических процессов. В нашей стране общая площадь земель, нарушенных при открытой добыче полезных ископаемых (уголь, железные и марганцевые руды, горючие сланцы, фосфориты и др.) и торфа, а также занятых отходами горного производства, превысила 2 млн га, из которых 65% приходится на европейскую часть. На одного жителя России добывается 42 т горной породы, часть идет на экспорт, а оставшаяся перерабатывается до конечных продуктов (примерно менее 2 т на одного жителя), а остальное - отходы, занимающие земли и загрязняющие окружающую среду (Лосев, 1992). В районах добычи полезных ископаемых открытым способом фиксируется увеличение заболеваемости населения онкологией легких, гипертонией, ишемией сердца, болезнями дыхательных путей и др. При рекультивации земель различают два этапа: рекультивацию техническую это подготовка земель для последующего целевого использования в народном хозяйстве (планировка, формирование откосов, снятие, транспортировка и нанесение почвенного слоя) и второй этап - рекультивация биологическая — восстановление плодородия, включая комплекс агротехнических и фитомелио- ративных мероприятий, направленных на возобновление биоты. В бывшем СССР к началу 1989 г. 363
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ было рекультивировано 1712 тыс. га, из которых под пашню использовано 464 тыс. га, под другие сельхозугодья - 555 тыс. га, а остальное под лесонасаждения, водоемы и т.п. Выделяются следующие направления рекультивации: - сельскохозяйственное (создание на нарушенных землях сельхозугодий); - лесохозяйственное; - рыбохозяйственное; санитарно-гигиенические (с целью биологической или технической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых на данном этапе экономически неэффективна). Большой опыт по рекультивации нарушенных земель накоплен в ряде зарубежных стран (США, Англия, Германия, Нидерланды и др.). В США за 1930-1976 гг. горными работами нарушено 0,2% территории страны, однако более 40% ее восстановлено, причем Р.з. на разрезах приводит к удорожанию 1 т угля на 10-30%. На отвалах и карьерах разбиваются парки, создаются архитектурно-ландшафтные комплексы, в карьерах устраиваются искусственные водоемы для разведения рыбы и т.д. Значительные успехи по Р.з. отмечены и в нашей стране, в частности на отвалах горных пород в Кузбассе, на Урале и др. созданы полноценные лесонасаждения (из сосны, березы, ольхи, лиственницы, облепихи и др.). В процессе Р.з. происходит формирование почв, создание их плодородия; поэтому на отвальные грунты наносят гумусированный слой и засевают его определенными растениями. Например, на отвалах железнодорожных карьеров Казахстана для рекультивации применяют многолетние травы (житняк, костер, люцерна) с последующим использованием их под сенокосы. Однако на высокотоксичных сульфидсодержащих отвалах Подмосковно- 3G4
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ го угольного бассейна для создания сельскохозяйственных угодий применяют такую методику: сначала на породы наносят небольшой слой (20-40 см) карбонатного суглинка в качестве экрана, а затем уже гумуси- рованный почвенный слой (до 60-80 см). Установлено, что мощность почвенного слоя непосредственно влияет на урожайности культурных растений, при его увеличении возрастает урожайность культур (картофеля, люцерны и др.). При внесении минеральных или органических удобрений урожайность культур резко возрастает, так на лессовых отвалах многих буроугольных карьеров Украины, Урала получают хорошие урожаи зеленой массы люцерны (до 400-500 ц/га) (Экологические основы..., 1985). В Донбассе успешно проводятся работы *по озеленению терриконов с целью устранения отрицательного воздействия их на окружающую среду с подбором определенных растений (белая акация, ясень, тополь канадский, вяз, ольха, тамариск, шиповник, облепиха и др.). РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ (технология ресурсосберегающая) производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла (от добывающих до сбывающих отраслей) и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и человека. Это прежде всего энергетическая эффективность - соотношение между затрачиваемой (или имеющейся) энергией и полезным продуктом, получаемым при этих затратах. Превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядер- цого топлива, в тепловую энергию с температурой в несколько тысяч градусов и далее в высококачественную электроэнергию, а затем использование этой энергии для поддержания температуры в доме на уровне 20°С является чрезвычайно расточительным процессом. Как отмечает Т.Миллер (1993), использовать высококачественную энергию 3G5
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ для производства низкокачественного тепла "э/no все равно, что резать масло циркулярной пилой или бить мух кузнечным молотом*. Поэтому основным принципом использования энергии должно быть соответствие качества энергии поставленным задачам. За рубежом для обогрева жилищ стали применять солнечную энергию, энергию термальных источников, энергию ветра и пр., в районах с холодным климатом - наилучшим способом отопле^чя является создание зданий, абсолютно изолированных от внешней среды. На рис. 65 показаны модели двух типов общества: общество одноразового потребления и создающее отходы, и природосберегающее общество. Первый тип характерен для наиболее промышлен- но развитых стран, который базируется на использовании как можно большего количества энергии и вещества и с большой скоростью превращает высококачественную энергию в низкокачественную, вещества в отбросы, загрязняющие компоненты. И второй тип - природосберегающее общество основой которого является разумное использование энергии и рециркуляция вещества, вторичное использование невозобновимых ресурсов, сокращение потребления и потерь энергии и ресурсов. При этом особенно важно эффективно использовать энергию, не применяя без особой необходимости ее высококачественные виды. И, наконец, в этом обществе будущего на всех уровнях (локальном, региональном, глобальном) - не-должен быть превышен порог экологической устойчивости окружающей среды. При этом для ограничения потерь ресурсов и предотвращения загрязнения необходимо учитывать информацию о воздействиях на окружающую среду на "входе** в нее. Например, значительно проще и дешевле предотвратить попадание токсичного загрязнителя в подземный горизонт питьевой воды, чем пытаться очистить уже загрязненную воду. 3GG
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ Вход Вещество И Система ОБЩЕСТВО, СОЗДАЮЩЕЕ ОТХОДЫ Выход I Отходы вещества/ Ут[ поступающие в воз- J L дух, воду, почву Вход Система Выход ( Энергия \ I Г"""! ВЫСОКОГО ф1» Вещество V^\ ПРИРОДОСБЕРЕГАЮЩЕЕ ОБЩЕСТВО [fcfrl Контроль IWI Выход Г^Ьагрвзнений \W] вещества *—^ ,Т" I I Рециркуляция | ^\ ■■Н и вторичное Г^* Отходы I веществ 1 Рис. 65. Модели общества одноразового потребления, создающего отходы (А), и природосберегающего общества (Б) (по Т.Миллеру, 1993) Одним из долговечных загрязнителей окружающей среды являются пластмассы (процесс естественного разложения продолжается более 100 лет), производство которых в мире в 1991 г. достигло 99,3 млн т. При этом на США приходится 28,5 млн т, на Японию - 13, ФРГ - 9 млн т и т.д. Поэтому в последнее время в ряде стран ведутся исследования по разработке пластмасс, разлагающихся био 367
РЕСУРСЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ (ПРИРОДНЫЕ) логическим путем. Одна бельгийская фирма начала выпуск пакетов из полиэтилена и пластмасс с добавлением окислителя, катализатора и 6% кукурузного крахмала. Оказавшись в земле, крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются перекиси, которые в течение 2- 3 лет превращают пластмассы в углерод и воду. Сейчас ведутся работы по изготовлению новых пластмасс, содержащих до 50% кукурузного крахмала (Курьер ЮНЕСКО, 1990, № 7). РЕСУРСЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ (природные) - важнейшие компоненты окружающей человечество естественной среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, земельные, лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.). Они весьма разнообразны, как и возможности их применения в хозяйстве и быту. На рис. 66 представлена классификация природных ресурсов, позволяющая оценить их масштабы запасов, возможность использования и комплекс необходимых мер по их охране. Они подразделяются на две группы неисчерпаемые и исчерпаемые, последние в свою очередь подразделяются на невозобновимые и возобновимые. Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы количественно неиссякаемая часть природных ресурсов (солнечная энергия, морские приливы, текущая вода); иногда сюда относят атмосферу и гидросферу, хотя при значительных загрязнениях антропогенными токсикантами они могут переходить в категорию исчерпаемых (возобновимых). Исчерпаемые - ресурсы, количество которых неуклонно уменьшается по мере их добычи или 3G8
РЕСУРСЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ (ПРИРОДНЫЕ) изъятия из природной среды. Они в свою очередь делятся на возобновимые (чистый воздух, вода, плодородная почва, растительность, животный мир) и невозобновимые (минеральные). Они могут быть истощены как потому, что не восполняются в результате природных процессов (медь, алюминий и др.)> так и потому| что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь, горючие сланцы). Природные ресурсы Неисчерпаемые | Солнечная энергия Ветер, приливы, текущая вода | Исчерпаемые | возобновимые! | Чистый 1 1B03HVX 1 1 Пресная 1 1 вода | | Плодородная 1 |почва 1 » 1 Растения и 1 | животные 1 р 1+ *v Невозобновимые | Ископаемое 1 топливо | Металлическое 1 минеральное сырье (железо, медь и др.) Неметаллическое минеральное сырье (глина, песок, фосфаты и др.) Рис, 66. Основные типы природных ресурсов Основной принцип охраны природных ресурсов заключается в их рациональном, экономном использовании и воспроизводстве (по возможности). Ресурсы рекреационные - это ресурсы, обеспечив вающие отдых и восстановление здоровья и трудоспособности человека, а эстетические - сочетание природных факторов, положительно воздействующих на духовные богатства людей. 369
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ - все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии (ископаемое топливо, металлическое и неметаллическое сырье), относятся к исчерпаемым (невозобновимым) природным ресурсам. Как известно, развитие общества со времени его зарождения и становления связано с использованием минерального сырья, извлекаемого из земных недр. Постоянно увеличивающийся расход сырья приводит к возрастанию темпов их добычи, в частности только с 1955 по 1985 гг. мировая добыча бокситов возросла в 11 раз, фосфоритов и калийные солей - более чем в 5 раз, молибдена - почти в 7 раз, железной и хромовой руды - в 3,5 раза и т.д. Но запасы минерально-сырьевых ресурсов, особенно находящихся в недрах земли, не безграничны и практически не возобновимы. Прогнозы на перспективу о количестве возможных запасов специалистами оцениваются весьма различно, поэтому в табл. 47 приводим один из имеющихся вариантов о запасах и их прогнозе основных видов минерального сыр&я на 1985-2000 гг. Видно, что для указанных стран к 2000 г. запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить еще на 100-300 лет. Но запасов полиметаллических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам» молибден, медь, свинец, цинк, олово остается на 30-60 лет и менее. Бывший СССР обеспечен разведанными запасами основных видов полезных ископаемых по достигнутому уровню добычи на XX в. и более далекую перспективу. Однако во всем мире качество разведуемых и осваиваемых запасов имеет тенденцию неуклонного ухудшения: растет зольность углей, снижается концентрация металлов в горной массе, увеличивается доля трудно- обогатимых и перерабатываемых минеральных удобрений. Так, в США содержание меди в рудах уменыпи- 370
лось с 2,5-3% в начале века до 0,8% к концу 70-х годов. Только за последние 30 лет в районах, богатых полиметаллическими рудами (Австралия, Канада, США, Мексика) среднее содержание свинца и цинка в добываемых рудах снизилось в 2-2,5 раза. В нашей стране за этот же период содержание железа в сырой руде уменьшилось с 50 до 35% (Панфилов, 1990). 47. Запасы и прогноз основных видов минерального сырья в промышленно развитых и развивающихся странах мира (по Е.Я.Панфилову, 1990) Виды сырья 1 Уголь, млн т Железные руды, млн т Марганцевые руды, млн т Никель, тыс. т Кобальт, тыс. т Вольфрам, тыс. т Молибден, тыс. т Бокситы, млн т Хромовые руды, млн т Медь, млн т Свинец, млн т Цинк, млн т Олово, тыс. т Фосфатное сырье, млн т Калийные соли, млн т Сера самородная, млн т Асбест, млн т Запасы минерального сырья начало 1981 г. i 719817 89283 2343 36335 1891 1650 6784 12637 3504 | 390 109 147 | 2946 31276 16220 319 71 начало 2000 г. 780000 130500 2900 51015 3250 2381 10450 20100 3547 541 161 255 4330 31320 15427 567 119 В последние годы возросла добыча энергетических видов сырья - нефти и природного газа (рис. 67). Так, в 1991 г. в мире было добыто 3340 млн т нефти, из них почти 40% приходится на США, Саудовскую Аравию и Россию. Добыча природного газа в 1991 г. в мире составила 2115 млрд м3, из них на бывший СССР приходится 38% и на США - около 371
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА 24%. Возрастает в мире добыча золота, если в 1988 г. она составляла 1919 т, то в 1991 г. возросла до 2157 т (из них на ЮАР приходится 601 т, США - 300, бывшего СССР - 242 и на Австралию 234 т). В 1991 г. добыча алмазов в мире составила 106 млн карат, в том числе в Австралии - 36 и в Заире - 19 млн карат (Географический справочник, 1993). Нефть США Сауд. Аравия Россия Иран Мексика Китай ОАЭ Венесуэла Норвегия Канада Англия Нигерия Ливия Индонезия Ирак : 1 I 1 ;\H-v^t>Wi^.v<-H^Tejibii4^^.'- • , ..- •••-.ч-'' ;;;д | г ' ' ' 1 " I ^ ■,ъ*■ г.^?v^*^fc£&*v ;>. ;*. v * .. ъ | | L i i i i | i , 'Wi^^^HM** ^'\.s> f^'^^a . *-*.;лла*41 - . ¥ ...•:,,,*! f i ■V-'* -.V^ L- - J * -.-ь ': H -•-41 ' Vi ..чЯ a fl 100 200 300 400 500 млн. т Природный газ 6. СССР США Канада Нидерланды Алжир Индонезия Сауд. Аравия Иран Норвегия I 1., ■ i.t. :■:*,- ••«^^^iVA-'foJijf У!у^-;Г,- |v *.\,±>,-Ssri**i»Msii№>№ вт щ в а г 1 1 г^———— 1 ^ у.-^Г^М 1 200 400 600 800 1000 млрд м° Рис, 67. Добыча нефти и газа в некоторых странах мира (на 1991 г.) 372
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА Современная эпоха характеризуется все возрастающим потреблением минерально-сырьевых ресурсов. Как отмечает А.А.Арбатов, в период с 1900 по 1970 гг. производство полезных ископаемых увеличилось в 12,5 раз, а к 2000 г. ожидается еще трехкратное увеличение добычи сырья по сравнению с 1970 г. Поэтому возникает про^ блема более рационального использования минеральных ресурсов, которую можно решить следующими эффективными методами: - создание новых высокоэффективных способов геологической разведки полезных ископаемых, ресурсосберегающих методов добычи; - комплексное использование минерального сырья; - сокращение потерь сырья на всех этапах освоения и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки сырья; - создание новых веществ, органический синтез минерального сырья и др. РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА - это перспективный источник минеральных ресурсов на нашей планете, причем более 90% всех добываемых полезных ископаемых приходится на нефть и газ. Океан дает 90% мировой добычи брома, 60% магния, х/з поваренной соли и т.д. Весьма разнообразны типы минеральных ресурсов дна Мирового океана (табл. 48). Практически неограниченны запасы стройматериалов; морские ресурсы рутила, золота, платины, алмазов примерно сопоставимы с запасами на суше. Запасы фосфоритов достигают примерно 90 млрд т, а железо-марганцевых конкреций - около 2-3 трлн т. В шельфовых зонах океана добывается 65% циркониевых и 25% то- риевых минералов. У берегов Бразилии и Индии добывают олово, а на шельфе Африки - алмазы. В будущем весьма перспективны железо-марганцевые конкреции, содержащие около 20 ценных 373
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА элементов, но пока их добыча с глубины более 4000 м представляет сложную техническую проблему. В настоящее время более 20% нефти и газа добывается из моря, а через 10-20 лет это количество может удвоиться. 48. Основные типы минеральных ресурсов дна Мирового океана Тип отложений Строительные материалы Россыпные отложения Углеводороды Гидротермальные рудные образования Железо- марганцевые конкреции Фосфориты Вещество или элемент Галька, гравий, кварцевый и карбонатный песок, ракушняк Железо, золото, платина, олово, торий, цирконий, алмазы, титан, редкоземельные элементы и др. Нефть и газ Железо, марганец, медь, цинк, серебро, золото и др. Марганец, железо, кобальт, медь, никель, титан, молибден и др. Фосфор, уран, редкоземельные элементы и др. Геологическое положение Прибрежные акватории и шельф Прибрежья и прибрежные акватории Континентальные окраины и бассейны островных дуг Зоны разломов, центры спрединга Глубоководные акватории (4000-6000 м) Побережья и при- 1 брежные акватории Значительный интерес представляют рудные отложения Красного моря, в центральной части которого на глубине свыше 2000 м фиксируются горячие рассолы (температура более 60°С). В них содержание железа в 8000 раз, цинка в 500 раз, меди в 100 раз больше, чем в морской воде. В металлоносных рассолах содержание цинка до 10% и меди до 7%. Эти морские рудные образования представляют экономическую ценность. По материалам глубоководного бурения в рифтовой зоне 374
РЕУТИЛИЗАЦИЯ Красного моря было подсчитано, что только во впадине Атлантис-11 металлоносные осадки содержат около 3,2 млн т цинка, 0,8 млн т меди, 80 тыс. т свинца, 45 тыс. т серебра, 45 т золота (Зейболд, Бергер, 1984). Кроме того ведутся интенсивные исследования по извлечению золота и других ценных металлов из морской водьд. РЕУТИЛИЗАЦИЯ - получение из использованной готовой продукции путем ее переработки новой продукции того же или близкого вида (получение бумаги из макулатуры, металла из металлолома и т.п.); использование отходов одной отрасли хозяйства в качестве исходного продукта для других отраслей. В зарубежных странах процесс возвращения отходов производства и потребления в материальный круговорот (производство - потребление) называют ре- циклингом. Замена первичного сырья на вторичное имеет значительные экологические преимущества: при производстве стали снижение потребления энергии составляет 47-74%, снижение загрязнения атмосферы - до 80%, снижение водопотребления - на 40% и т.д. Производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат его выплавки из бокситов. Подсчитано, что 1 т чугунного (или стального) лома может сберечь 3,5 т минерального сырья (2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка). Во многих странах в связи с увеличивающимися объемами различных видов отходов встала сложная проблема их утилизации и переработки. В 1990 г. только в странах ЕЭС объем различных категорий отходов достиг 2200 млн т, в том числе на долю сельскохозяйственных пришлось 1100, отходов промышленных предприятий - 650, строительного мусора - 160 млн т и т.д. Так, во Франции из 560 млн т различных отходов только 30% их подвергаются переработке и рециклизации, а остальные подлежат захоронению на свалках. Первое место в мире по использо- 375
РЕУТИЛИЗАЦИЯ ванию пластмасс занимает Швейцария (до 180 кг на одного жителя); здесь в 1991 г. образовалось более 860 тыс. т использованных пластмасс, из которых 550 тыс. т было сожжено, остальные ушли на свалки. Поэтому в Женеве построен завод по переработке полиэтилена в гранулы, которые затем добавляются в асфальт для дорожных работ (улучшается качество асфальтового покрытия). Утилизация отходов промышленного производства имеет не только экономическое значение - получение ценного вторичного минерального сырья, но и дает возможность ликвидировать источники загрязнения окружающей среды. Помимо отходов горнодобывающей промышленности, Ьбо- гатительных фабрик и промышленных предприятий много их возникает в отвалах топливного комплекса (ТЭЦ, ТЭС). Только в нашей стране уже скопилось более 1 млрд т золы и шлаков (ежегодно к этой массе добавляется еще 100 млн т). Поэтому в последние годы зола и шлаки ТЭЦ стали использоваться в качестве стройматериалов, а также в кирпичном производстве, где добавка 25-30% золы позволяет увеличить прочность изделий и снизить температуры их обжига (Ивашов, Пан, 1992). Значительный опыт использования отходов ТЭЦ имеется в зарубежных странах, в частности, в Венгрии их используют в асфальтобетонных смесях, в Германии - зола применяется для очистки водных растворов, в Индии - химически обогащенная зола ТЭЦ применяется в качестве сырья для получения алюминия, кремния и т.д. В промышленно развитых странах потребляется огромное количество бумаги; так, в США для упаковки используется 50% всей производимой бумаги, в Германии - около 40% (табл. 49). Видно, что житель Швеции потребляет в 2 с лишним раза больше бумаги, чем каждый житель соседней Норвегии. Подобные различия характерны и для вторичной бумаги получаемой из макулатуры 376
РЕУТИЛИЗАЦИЯ (20% в Канаде и 50% в Японии). Увеличение роли вторичной бумаги сможет каким-то образом уменьшить вырубку оставшихся лесных массивов. Появился термин - "Экологическая бумага", т.е. производимая на 100% из макулатуры. Так, в Германии она используется как писчая, для пишущих машинок, для ЭВМ, ее суммарный объем производства пока составляет 100 тыс. т в год, из которых на долю бумаги для ЭВМ приходится 50%. 49. Потребление бумаги и картона на душу населения (конец 80-х годов)* Страна/регион США Швеция Канада Япония Норвегия б. СССР Латинская Америка КНР Африка Индия Годовой объем потребления, кг 317 311 247 204 151 35 25 12 5 2 Доля вторичной бумаги в общем потреблении (в %) 29 40 20 50 27 19 32 21 17 26 ■ ■ ■" i i Ежегодно в городах мира образуется до 500 млн т твердых бытовых отходов (ТБО), причем их основная масса (около 65%) захороняется на полигонах и свалках, которые загрязняют окружающую среду различными токсикантами (особенно тяжелыми металлами). Поэтому в ряде стран, в том числе и в России, освоена методика получения биогаза как энергетического сырья. В настоящее время в 15 странах мира 150 полигонов ТБО эксплуатируются как газовые месторожде- * XX век: последние 10 лет. М., Прогресс, 1992. 377
"РИМСКИЙ КЛУБ" ния, 80% которых находится в США, Великобритании и Германии. В нашей стране под Москвой, на полигоне "Кучино" уже реализуется методика получения биогаза (здесь ежегодно в анаэробной зоне генерируется около 40 млн м3 метана и 24 млн м3 С02) с целью обезвреживания ТБО (Ножевникова и др., 1993). Также разрабатываются методики извлечения тяжелых металлов из бытовых отходов (вольфрама, ртути, кадмия, цинка, серебра и др ) причем создание современных предприятий по переработке ТБО имело бы не только экономическое, но и экологическое значение для оздоровления окружающей природной среды. "РИМСКИЙ КЛУБ" международная научная (неправительственная) организация, созданная в 1968 г. в Риме по инициативе итальянского экономиста Аурелио Печчеи. В настоящее время объединяет около 100 ведущих специалистов разных направлений (в т.ч. и лауреатов Нобелевской премии) из более чем 30 стран мира. Деятельность "Римского клуба" направлена на разработку стратегии по разрешению мйогих глобальных экологических проблем: истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, проблема продовольствия и др. В ряде работ, получивших название "модели мира" дано математическое обоснование будущего развития человечества, его взаимоотношений с биосферой в целом и т.д. Между 1971 и 1981 гг. было создано около 10 крупномасштабных моделей по основным социально-экономическим системам мира. Всемирную славу "Римскому клубу" принес доклад "Пределы роста" (1972), главный вывод которого заключается в том, что сохранение современных тенденций развития приведет человечество к состоянию экологического коллапса. Выход его в свет совпал с проведением Конференции ООН 378
САВАННЫ по окружающей среде (Стокгольм, 1972). Полученные теоретические выводы клуба находили практическое подтверждение, в частности энергетический кризис, охвативший целый ряд про- * мышленно развитых стран. Выводы доклада базировались на методе компьютерного моделирования, который впервые был применен для изучения мировой динамики социально-экологических проблем. В докладе "Человечество на перепутье*' (1974) выдвинута концепция так называемого "органического роста", которая предусматривала учет дифференцированного развития различных регионов мира, что должно было обеспечить сбалансированное развитие глобальной экосистемы. Исследования в этом направлении продолжались, и группа Я.Тинбергена в докладе * "Пересмотр международного порядка" (1976) предложила концепцию "экологического развития", согласно которой оно должно соответствовать как внутренним пределам человека, так и внешним, ограниченным естественными возможностями биосферы. Искомая стратегия призвана обеспечить гармонизацию социальных и экологических целевых установок (Лось, 1994). На протяжении 70-90-х годов деятельность "Римского клуба" являлась своеобразным катализатором, способствующим пересмотру и коррекции традиционных представлений о феномене роста и инициирующим разработки и новые концепции, а также выявлению возможных альтернатив развития человечества в ближайшем будущем. САВАННЫ тропический биом с господством травянистой растительности с участием деревьев (или кустарников) и с ярко выраженной сезонной ритмикой развития. Они широко распространены в Африке, в Южной Америке (в Венесуэле - льяносы, в Бразилии - кампосы) и на северо-западе Австралии. В разных типах саванн количество осадков колеблется от 500 до 1500 мм/год. 379
САВАННЫ Различают влажные, сухи* и колючие саванны. Влажные саванны занимают шаршвеяьвые пространства в Западной Африке» в них высота жестколистных злаков достигает 2-5 м. В типично сухих саваннах высота злаков наяшого меньше, часто встречаются листопадные деревья. Более называют юолтшют^ до раяршнонм» травосчии сочетаются с низкорослыми наяпянвш деревьями и кустарниками (из сем. каперсовых» парнолистникоямх и др.)* выделяющих емовр-шцда, употребляемую в основном для благовонных курений при религиозных обрядах, а ныне - в медицине. Здесь растут известные акации с зонтиковидной кроной, кактусы, бромелиевые, каучуконосы и пр. По генезису различают саванны: климатические (коренные), вторичные (на местах пожаров, вырубок тропических лесов) и эдафические (на почвах, не пригодных для произрастания тропических деревьев). Примером последних служат льяносы бассейна р. Ориноко, хотя здесь обильны осадки (до 1300 мм в год) - в ландшафте господствуют низкорослые злаки (напоминают сухие саванны). Это связано с тем, что в почвах присутствуют затвердевшие слои латеритов (на глубине до 1 м), которые не позволяют корням деревьев добраться до нижележащих водоносных горизонтов. Для всех типов саванн характерны экологические особенности растений: для уменьшения транспирации во время засушливого периода деревья сбрасывают листву, или она превращена в колючки, кроны деревьев имеют зонтиковидную форму (акации) и т.д. Совершенно по другому ведут себя травянистые растения, в частности злаки (покрывают во влажных саваннах западной Африки до 80% поверхности почвы), не изменяют величину транспирации, а выгорают в засушливый период. Их листья отмирают, а корневые системы и почки возобнов- 380
САМООЧИЩЕНИЕ СРЕДЫ ' ■ '■ — ■ i ■■■■■■■ ■ ■—-—^— ■■■■■■- ■ ■ ~——Д^Ь——— ления хорошо защищены от высыхания. Характерна для саванн и такая жизненная форма растений как суккуленты, способные запасать влагу в листьях, стеблях и стволах (кактусы, молочаи, бромелиевые и др.). Из деревьев типичными суккулентами являются баобаб и бутылочное дерево. Биомасса в саваннах составляет 500-1500 ц/га, при годовом приросте 80-300 ц/га. Животный мир саванн очень богат и разнообразен, так африканские саванны не имеют себе равных по численности и разнообразию популяции копытных (различные виды антилоп); многочисленны носороги, жирафы, зебры, слоны, буйволы, из хищников - львы, леопарды, гепарды и др. В саваннах ведущую роль в утилизации отмершей растительной массы играют термиты; число термитников в саваннах Африки достигает 2000 на каждом гектаре (доминируют термиты-жнецы). Помимо термитов, переработкой детрита также занимаются тараканы, сверчки, жуки, дождевые черви и др. Под влиянием деятельности человека, особенно связанной с чрезмерным выпасом скота, происходит трансформация сообществ саванн. Это приводит к неумеренному разрастанию кустарников, особенно в сухих саваннах, причем преимущественное распространение получают колючие кустарники. Местное население для уничтожения кустарников применяют огневую чистку (палы), которые в этих районах приводят к уменьшению продуктивности растительного покрова. САМООЧИЩЕНИЕ СРЕДЫ - естественное разрушение или нейтрализация (обезвреживание) загрязнителей окружающей среды в результате физических, химических и биологических процессов. Интенсивность С.с. зависит от конкретных физико-географических условий, причем особенно медленно эти процессы протекают в более холодных северных районах. 381
СБРОС ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ (ПДС) Для многих стойких загрязнителей (пестициды» фенолы, тяжелые металлы и др.) самоочищение среды может быть равно нулю. Так, очищение атмосферы от загрязнителей идет путем естественных процессов их осаждения и вымывания атмосферными осадками. Механизмы процессов самоочищения водоемов подразделяются: на физические (оседание частиц, испарение и др.)э на химические (окисление веществ кислородом, коагуляции .ч осаждение, гидролиз токсикантов), идеологические (включение загрязняющих веществ в обменные процессы, их разрушение или перевод в другие, нетоксичные формы соединений и т.д.). В самоочищении окружающей среды принимают участие многие живые организмы (низшие и высшие растения, животные). В самоочищении водоемов - почти все гидробионты, но главную роль играют бактерии, водоросли, простейшие и др. Для борьбы с антропогенным эвтрофированием многих пресноводных водоемов используют различные модели, в которых учитываются баланс поступающих биогенных веществ и способности различных гидробионтов их поглощать или включать в пищевые цепи. Уже опробированы ряд моделей на оз. Бива (Япония) и на многих озерах США, где основными компонентами являлись следующие виды водорослей: лимитируемые кремнием диатомовые водоросли, лимитируемые фосфором или азотом зеленые и сине-зеленые водоросли и азотфиксирующие сине-зеленые^ водоросли (Хендерсон-Селлерс, Маркленд, 1990). Эти экологические модели позволяют не только давать оценку возможностей самоочищения водоемов, но и более рационально использовать ресурсы водных экосистем. СБРОС ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ (ПДС) максимально допустимая масса загрязняющего вещества в окружающей среде, определяемая в соответствии с установленным режимом в данном мес- 382
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА те в единицу времени с целью обеспечения норм качества среды в контрольном пункте. Так, для водоемов устанавливается с учетом ПДК вещества в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. Максимальные величины концентраций вредных Ъеществ, которые сбрасываются в данный водоем, рассчитываются по имеющимся фопмулам (Стадницкий, Родионов, 1988). К каждой категории водопользования с точки зрения качества воды предъявляются различные требования с учетом ПДК загрязняющих веществ. Например, в водных объектах первой категории (хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения) ПДК аммиака составляет (по азоту) 2 мг/л, то в объектах второй категории (рыбохозяйственного назначения) - уже 0,05 мг/л, т.е. в 40 раз ниже. Для объектов первой категории ПДК нефти и фтора составляют 0,1 и 1,5 мг/л, а для второй - соответственно 0,05 и 0,05 мг/л. Значит основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах - соблюдение установленных предельно допустимых концентраций, т.е. группы экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды в целом. Санитарное состояние водных объектов и качество воды у мест водопользования должны соответствовать нормативным показателям, т.е. ПДК. СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА - эта наземная экосистема располагается к югу от бореальных хвойных лесов умеренной зоны, занимая в северном полушарии восточную часть Северной Америки, Западную Европу, соседнюю полосу бывшего СССР, а в южном полушарии - часть Южной Америки (Патагонию), о. Новая Зеландия, Тасмания и др. (рис. 68). Характерен более или менее благоприятный климатический режим, годовые суммы осадков достигают 383
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА кч> 120 ВО ^ 0 * Рис. 68. Леса земного шара: 1 - хвойные. 2 - смешанные, 3 - тропические. 4 - горные, 5 - колючие ксерофильные леса... 1000-1500 мм, преобладают дерново-подзолистые и бурые лесные почвы. Смешанные (хвойно- широколиственные) формации особенно широко представленные в европейской части бывшего СССР, переходят затем в зону широколиственных лесов Западной Европы. В смешанных лесах ши- 384
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА ■ ===== i ====ааааш ' ' ■ ' I W'> ••' 6 - жестколистные леса средиземноморского типа, 7 - галерей- ные леса и рощи роколиственные группировки перемежаются с ельниками, березняками и сосновыми борами. В смешанных лесах Северной Америки, кроме хвойных (тсуга, кедр красный, дугласия), произрастают американские виды кленов, лип, тополей, берез и каштанов. Широколиственные леса умерен- 13. Прикладная жологяя 385
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА ного пояса (или неморальные сообщества) характеризуются рядом особенностей: многоярусностью (в дубравах Русской равнины до 8 ярусов), большой активностью обменных процессов (на одном дереве взрослого дуба насчитывается до 25 тыс. листьев), хорошо развитой кроной деревьев, слабым подлеском и травяным покровом и т.д. В Западной Европе основцыми лесообразующими породами являются: бук, каштан, граб, клены ''более 25 видов), дубы (летний, пушистая, скальный и др.), вязы, ясени и др. На Русской равнине доминантами служат: дуб черешчатый, липа, граб, бук, черная и серая ольха, клены, вяз, ясень. В Северной Америке - множество видов дуба, вяза, клена (в том числе гикори), а также тюльпанное дерево, акации, гледичии, несколько видов ореха и пр. В умеренных широтах южного полушария, где климат более влажный, с ровным годовым ходом температур, преобладают вечнозеленые лиственные леса (южный бук, кипарис, араукария, эвкалипт, подокарпус и др.). Биомасса в неморальных лесах Русской равнины достигает 3200 ц/га, а в широколиственных влажных лесах Закавказья увеличивается до 4200, при годовом приросте до 120 ц/га. В широколиственных лесах четко выраженная многоярусность, наличие сомкнутого древесного покрова, обильная подстилка обеспечивают значительное разнообразие животного мира. Пищевые связи в этих сообществах многообразны: от продуцентов потоки энергии идут к млекопитающим и птицам фитофагам, а от них - к хищникам (волк, рысь, лисица, к которым сходятся потоки энергии и от подстилки, древесины через беспозвоночных (рис. 69). Животное население этих лесов характеризуется сравнительно большой плотностью наземных животных (бизоны, олени* косули, кабани, зайцы, ежи), множеством птиц 386
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА (тетерев, глухарь, рябчик, кулик, дрозд, дятел, синица и пр.). В кронах лиственных пород обильны насекомые, поедающие зеленые ткани листьев (жуки-листоеды, хрущи, бабочки). Опад древесных и кустарниковых пород формирует мощный слой подстилки. В разложении отмершей растительной массы ведущую роль играют животные- сапрофаги (дождевые черви, нематоды, клещи, многоножки и т.д.). Верхнюю часть почвенного покпова осваивают кроты, землеройки и др. Смешанные и широколиственные леса подверглись значительным антропогенным воздействиям, в частности существенно изменилась их структура и видовой состав коренных формаций под влиянием чрезмерных рубок, пожаров, выпаса скота, загрязнений воздуха различными токсикантами и т.п. Так, на Русской равнине в северной части ареала произошла смена широколиственных лесов на березовые и осиновые, в западной - на грабовые, а в южной части они замещаются ассоциациями степных кустарников. Аналогично проходит процесс деградации широколиственных лесов в Западной Европе, причем незначительные площади естественных формаций (из дуба, бука, граба, ясеня, каштана и др.) сохранились лишь на охраняемых природных территориях. Например, во Франции, южнее Парижа, знаменитый массив буковых лесов - лес Фонтенбло — площадью более 17 тыс. га входит в состав природного резервата. Во многих странах Западной Европы для повышения биологической продуктивности и улучшения природного состава оставшихся неморальных лесов (с учетом их рекреационного значения) в естественные фитоценозы интродуцируют отдельные виды хвойных пород (лиственница японская, тсуга, сосна Веймутова, дугласия, можжевельник виргинский и др.). В нашей стране смешанные и широколиствен- 13* 387
СМЕШАННЫЕ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА ? ОСНОВНЫЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В СООБЩЕСТВАХ СМЕШАННЫХ И ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ ТГеревья, кустарники и травянистые зеленые] растения -Нгадюка] Поползень^ синицы, дятлы Зяблик "И? Глухарь, рябчик, тетерев [Грибы М к Отмершая §раститель- в-ная масса £j |(подстилка; tдревесина, е^-гумус)^ Хрущи, Щелкуны, листоеды бабочки, двукрылые, моллюски Дожде в ые1Ччцч^ черви ' ^" Дрозды }*-} S Кабан [—| я i Волк, рысь Крот, землеройки Травяная и' • и остромодая! »Г лягушки. ^ ( серая жабат] ^Королек, 1 | пеночки, | 1 пищуха ' I кукушки. I мухоловки |Муравьи|- Кивсяки Ного- хвостики, панцирные клещи Пауки Хищные нематоды Бактерий""!- |Простейшие| 1НематодыЬ- Рис. G9. Основные потоки энергии в сообществах смешанных и широколиственных лесов (по AS.Воронову, 1985; с изменениями) ные леса являются основным поставщиком наиболее ценной древесины твердых пород - дуба и бука. Эти леса представляют неисчерпаемый источник лекарственных, плодово-ягодных, медоносных, дубильных и других природных ресурсов. С каждым годом эти формации приобретают все большее рекреационное значение, являясь зонами массового отдыха, особенно вокруг больших промышленных центров. Некоторые растения (каштан, 388
СОРНЯКИ вяз, хвойные породы и др.) являются хорошими поглотителями вредных веществ из воздуха, что создает благоприятную среду для оздоровления человеческого организма (Растительность..., 1980). СОРНЯКИ растения, нежелательные в сельскохозяйственных угодьях (конкурирующие #с культурными растениями), и снижающие урожайность возделываемых культур. По месту произрастания и специализации они подразделяются но'-сеге- тальные (растущие в посевах сельскохозяйственных культур, на парах) и рудеральные (растущие на мусорных свалках, пустырях, вблизи дорог и пр.). Среди сегетальных, и особенно рудеральных видов сорняков, встречаются археофиты и неофиты. Последние, в отличие от археофитов занесены непреднамеренно человеком или сами мигрировали в местную флору в сравнительно недавнее историческое время, причем они встречаются главным образом в нарушенных биотопах. К сегеталь- ным сорнякам относятся: василек полевой, костер ржаной, ромашка лекарственная, ярутка полевая, ряд видов мака, марь белая и многосеменная, мята полевая и др. Рудеральные сорняки (рудефиты) встречаются на различных местообитаниях, связанных с деятельностью человека, причем по мере развития отраслей сельского хозяйства их разнообразие и распространение значительно возросло. Большинство археофитов приурочено к старым пустырям, свалкам, где они представлены следующими видами: татарник колючий, лопух большой, синяк обыкновенный, крапива жгучая, пустырник обыкновенный и пр. В Европе представителями неофитов (их около 115 видов) являются: лебеда лоснящаяся (появилась с 1880 г.), ромашка пахучая (с 1852 г.) и др. Многие виды ру- дефитов представляют опасность для здоровья человека, так как являются сильными аллергенами. 389
Так амброзия полыннолистная (родина США) завезена в 20-30 годах через черноморские порты на Северный Кавказ, а в 60-х годах она уже появилась на Дальнем Востоке, Традиционные методы борьбы с амброзией малоэффективны, поэтому сравнительно недавно стали применять биологические методы борьбы с использованием ее естественных врагов (жуков-листоедов). В последние десятилетия вмешательство человека в природные экосистемм создали для руде- ральных видов благоприятные условия для их массового развития. Так, водные сорняки (водный гиацинт, папоротник - сальвиния назойливая) нашли идеальные условия для своего существования в водохранилищах, оросительных системах и даже в естественных водоемах, куда поступает огромное количество питательных веществ (особенно смыв удобрений с сельхозугодий). По сравнению с гиацинтом особую опасность для водоемов представляет водный сорняк - сальвиния назойливая, широко распространившаяся по водохранилищам и озерам Африки, Азии и Австралии. Например, на крупнейшем водохранилище Кариба на р. Замбези этот сорняк покрыл плавающими коврами (толщиной до 1 м) около 20% поверхности водоема, что отрицательно сказалось на гидрологическом режиме водохранилища и нанесло огромный материальный ущерб (Баррет, 1989). Для борьбы с ним успешно были применены биологические методы: использование насекомых - долгоносика, питающегося исключительно сальвинией. СТЕПИ - травянистый тип растительности ксеро- фитного характера, занимающий значительные пространства в умеренном поясе северного полушария. Аналогом восточноевропейских степей и североамериканских прерий в южном полушарии служат: в Южной Америке - пампа - субтропические степи С' многолетними злаками и разнотра- 390
СТЕЛИ вьем, а в Новой Зеландии - туссоковые злаковни- ки. Эта зона отличается континентальным климатом, незначительным количеством атмосферных осадков (250-450 мм) и неустойчивым их режимом, наличием засух с суховеями. Почвы представлены в основном черноземами и каштановыми. Степи (прерии, памца) - это безлесные сообщества многолетних ксерофитных трав, представленных главным образом злаковыми ассоциациями. Лесные группировки в степяу встречаются лишь по долинам крупных рек, балок, на песках надпойменных террас (сосновые боры). Они представлены зарослями ивы, дуба, вяза, тополя, ольхи и др., с участием кустарников (терновник, степная вишня). Биомасса составляет 100-370 ц/га, при годовом приросте - 40-140 ц/га. По Р.Уиттекеру в степях доминирующей жизненной формой растений являются гемикриптофи- ты (многолетние травы) - 63% от всей флоры; далее следуют терофиты (однолетние травы) - 14%, хамефиты - 12% и т.д. Фанерофиты (деревья) составляют 1% от общего количества растений. Растения степной зоны характеризуются следующими экологическими особенностями: широкое распространение получили узколистные ксерофит- ные дерновинные злаки (ковыль, типчак, мятлик, овсяница и др.), корневые системы которых образуют разветвленные пучки, идущие на значительную глубину; присутствие эфемеров и эфемероидов (ирисы, крупки, незабудки, лютики, тюльпаны, крокусы и др.); встречаются и суккуленты. Для северных степей территории бывшей СССР характерны преобладание разнотравья и максимальная видовая насыщенность (до 80 видов на 1 м2), а для южных - господство злаков, меньшая видовая насыщенность и разреженный травяной покров. Степи в настоящее время во всем мире, как и в нашей стране, почти все распаханы, и це- 391
СТЕПИ линные их участки сохранились лишь в заповедниках (Аскания-Нова, Стрелецкая, Хомутовская, Персияновская степь и т.д.). Среди степных животных господствуют грызуны (суслики, сурки, слепушонка), из птиц - орлы, дрофы, стрепет и др. Разнообразны пресмыкающиеся: ящерицы, узорчатый полоз, степная гадюка и др. В аргентинской пампе, где основной фон составляют многолетние злаки (высотой более 1м), животный мир представлен безгор^мм верблюдом, небольшим оленем, а также хищниками (лисица, гривистый волк, патагонская ласка и др.)- Антропогенные воздействия (распашка и посев зерновых культур, чрезмерный выпас скота и др.) привели к значительной деградации степных сообществ, а в некоторых регионах земного шара многие степи превратились в созданные руками человека пустыни. Так, в аргентинской пампе в результате чрезмерного выпаса скота количество способных гореть веществ сократилось настолько, что не осталось пищи пожарам, экологически не* обходимым для поддержания покрова злаков. Это привело к преобладанию колючих кустарников, рост которых прежде сдерживался периодическими пожарами (Одум, 1986). В результате длительной хозяйственной деятельности человека отмечены коренные изменения степных ландшафтов нашей страны, в частности распдханность степных угодий на Украине, в ЦЧО, Поволжье, Казахстане и на Урале составляет от 74 до 91%. За последние 100 лет (после исследований В.В.Докучаева) в типичных черноземах Воронежской области содержание гумуса в пахотном слое (0-30 см) уменьшилось с 10-13% до 7-10%, а его запасы соответственно с 300-390 до 210-300 т/га. Значит общие потери гумуса за данный период составили около 90 т/га, т.е. ежегодно по 0,9 Ъ/га (Чибилев, 1992). Потери гумуса 392
СТЕПИ от исходных запасов за прошедший период составили от 20-35% в Центральночерноземных областях, на Северном Кавказе и в Оренбургской области, до 56-69% в лесостепном Поволжье. Широкое применение тяжелой техники на сельскохозяйственных угодьях степной зоны привело к деградации почв: к ее уплотнению, ухудшению ее водного режима и др., и в конечном итоге к резкому снижению урожайности возделываемых культур. Низкая технология ирриглттИоных систем также привела к ухудшению основных свойств черноземов. Отмечена в некоторых районах степной зоны значительная деградация пастбищ. Весьма сильно пострадала степная фауна, поэтому для ее сохранения проводятся в заповедниках и заказниках работы по воспроизводству многих редких и исчезающих видов степных животных. В последние годы проводятся широкие исследования по экологической оптимизации степного природопользования, основной целью которых является установление предельных параметров (коэффициены распаханности и лесистости, степень зарегулированности поверхностного, стока, нагрузка скота на единицу площади, индекс экологического разнообразия и др.)» при которых еще может существовать устойчивый степной ландшафт. Все это позволит максимально использовать полезные свойства ландшафта» уменьшить возможные их потери и снизить антропогенные нагрузки на агроэкосистемы степной зоны. По данным А.А.Чибилева (1992), для успешного ведения сельского хозяйства в степной зоне необходимы следующие мероприятия: применение агротехники с минимальной обработкой почвы, воспроизводящих некоторые черты природных экосистем; перевод малопродуктивной пашни в улучшенные пастбища, постепенное сокращение площади орошаемых черноземных земель с парал- 393
СТЕПИ ТАЙГА - бореальные хвойные леса умеренного пояса северного полушария, занимающие обширные пространства Евразии и Северной Америки (рис. 68). Она занимает около 13,4 млн км2 (около 10% суши), из них 9 - в нашей стране. Таежная зона характеризуется относительно коротким безморозным периодом, холодной зимой с устойчивым снежным покровом, значительной годовой суммой осадков (300-800 мм), распространением много- 394
ТАЙГА as i acsaaaai летней мерзлоты и др. Снежный покров имеет огромное значение для произрастания таежной растительности, так как он сохраняет тепло в почве, которая зимой всегда бывает теплее воздуха. Господствующим типом почв в тайге являются подзолистые, которые занимают около 38% территории нашей страны. Таежная зона России* подразделяется на три подзоны: северную, среднюю и южную, которые четко различаются по физико- географическим условиямДтабл. 50). 50. Физико-географические показатели различных подзон таежной зоны территории СССР (по данным Ф.Н .Милъкова, 1977) Показатели Температура июля, °С Безморозный i период (дней) Сумма температур выше 10"С, вС Запас биомассы (ц/га) Основные типы почв Болота (верховые, сфагновые) Типы лесных формаций Северная тайга 14-16 ' 75-90 400-1200 1600 глеево- подзолистые занимают огромные площади редкостойные низко- 1 рослые тем- нохвойные Средняя тайга 16-18 100-105 1200-1600 2600 подзолистые Южная тайга 18-19 105-120 1600-2400 3000 дерново- подзолистые степень заболоченности значительно ниже , зеленомош- ные типы хвойных лесов светлохвой- ные (с участием лиственных пород) 395
ТАЙГА Из приведенной таблицы видно, что биомасса растений тайги соответственно увеличивается с севера на юг - от 1500 до 3000 ц/га, при годовом приросте 25-100 ц/га. Однако наибольшей биомассой характеризуются ельники, так на севере Русской равнины их фитомасса составляет 1115 ц/га, а на юге - 3044, а сосновые леса соответственно дают 830 и 2038 ц/га (Базилевич, 1968). Видовой состав древесной растительности сравнительно беде": ель, сосна, кедр, лиственница, пихта; меньшую роль играют мелколиственные породы (береза, ольха, ива, тополь и др.) В южной тайге ETC и Дальнего Востока к хвойным породам примешиваются широколиственные (дуб, вяз, клен, липа и др.). В настоящее время выделяют следующие основные типы тайги: темнохвойная еловая тайга представлена обыкновенной и серебристой елью с участием пихты и сосны, для них благоприятны суглинистые и глинистые разновидности почв, причем наиболее распространенными сообществами являются ель- ники-зеленомошники; - светлохвойная сосновая тайга - произрастает преимущественно на песчаных почвах; иногда сосновые леса могут расти на местах выгоревших еловых лесов. По сравнению с Евразией в Северной Америке сосна играет в древостое значительно меньшую роль; - светлохвойная лиственничная тайга - занимает огромные пространства в Евразии, господствуя к востоку от р. Енисей. Основной породой является даурская лиственница, которая имеет горизонтально расположенную корневую систему, что важно для районов, где близко к земной поверхности подходит многолетняя мерзлота. В Сибири несколько меньший ареал по сравнению с лиственницей занимает кедр сибирский (высотой 396
ТАЙГА до 40 м), причем чистые кедровые леса встречаются чаще всего в верхних поясах горной тайги, а на равнинах в средней тайге Западной Сибири. Кедровый стланик - кустарник-деревце (высотой до 4-5 м) является типичным растением таежных формаций Забайкалья и Дальнего Востока. Непременным элементом таежного ландшафта являются верховые (сфагновые) болота. Животный мир тайги весьма богат ценными видами (рысь, fivnbift медведь, горностай, соболь, росомаха, белка, ласка, куница и др.) По данным Ю.П.Пармузина (1985), в таежной зоне России обитают 90 видов млекопитающих, около 250 видов птиц (рябчик, глухарь, дятел, синицы и др.) и более 100 видов рыб. Тайга обеспечивает животных самым разнообразным питанием: семена, хвоя, ветви и лишайники доступны в любое время года, а в теплый период рацион обогащается листьями, ягодами и грибами. Тайга населена также огромным количеством кровососущих насекомых, одних только мошек насчитывается около 40 видов. Охотничьи-промысловые ресурсы тайги огромны (пушнина, мясо, шкуры ценных животных), однако в настоящее время более 90% пушнины здесь дает клеточное звероводство. Богатства тайги огромны и разнообразны: ценная древесина, пищевые ресурсы (ягоды, кедровые орехи, грибы), промысловые животные и др. Так, запасы древесины тайги достигают более 80% лесов территории России, при этом только тайга ETC обладает огромными запасами древесины (4,7 млрд м3), из котррых 49% приходится на Коми и 38% - на Архангельскую область. Однако в последние годы на таежные ландшафты возросла антропогенная нагрузка, в частности в таежных лесах России и Канады отмечается тенденция сокращения лесопо- крытой площади. Рубки леса и пожары - основные антропогенные факторы, разрушающие есте- 397
ТАЙГА ственные ландшафты (особенно в Тюменской обл., Красноярском крае, Иркутской обл. и др.)- Только с 1976 по 1985 гг, в Иркутской области зарегистрировано 17000 лесных пожаров, в результате которых пострадали леса с запасом древесины в 12 млн м3 (Михайлов, 1989). При промышленном, транспортном и гидротехническом освоении тайги огромны потери лесных ресурсов, когда были сожжены и затоплены десятки миллионов кубометров ценной древесины (особенно при строительстве Братской. Усть- Илимской и Красноярской ГЭС). Страдает тайга также и от вредных выбросов промышленных центров в России и Канаде. Различные загрязнители (соединения серы, никеля, меди, цинка, марганца и др.) приводят к деградации хвойных формаций, особенно в северотаежных ландшафтах Кольского полуострова и Западной Сибири. Установлено, что при концентрации диоксида серы на уровне 0,05-0,07 мг/м3 в воздухе хвойные деревья гибнут через 10-20 лет; при таком качестве воздуха в течение длительного периода могут существовать только лиственные породы и лиственница. Вокруг промышленных центров Кольского полуострова возникли участки полностью деградированной тайги: отмершие ели и сосны - мертвый сухостой, отмирающие березы, погибшие лишайники и т.д. Поэтому в ряде районов таежной зона начаты работы по составлению мероприятий рационального использования и воспроизводства лесных ресурсов. В Карелии за последние годы в результате ле- совосстановительных работ лесопокрытая площадь Гослесфонда возросла на 500 тыс. га (в основном за счет ценных хвойных пород.). В таежной зоне Западной Сибири лесовосстановление в промыш- 398
ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА ^ааеаад! mi ■ ■ ■ , ■ , ■ га. ленном объеме идет одновременно с развитием лесозаготовок, но пока восстановлено лишь 16% пройденных рубками площадей. Для сохранения южнотаежных ландшафтов в Вологодской области постепенно увеличивается роль лесов первой группы (в 1949 г. они составляли всего «1%, а в 1980 г. уже 13,2%), возрастает площадь особо охраняемых территорий с целью сохранения и воспроизводства редких и исчезающих ценных животных (Вронский, Мельникова, 1986). Только рациональное лесопользование сможет сохранить таежные ландшафты - основной источник пополнения запасов кислорода в атмосфере Земли. ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА - самая богатая по разнообразию видов*и биомассе растений наземная экосистема, в которой господствуют вечнозеленые и листопадно-зеленые формации; их еще называют влажными (дождевыми) экваториальными лесами или гилеями (по А.Гумбольдту). Эти леса занимают в основном бассейны Амазонки, Конго, полуостров Индокитай, Индо-Малайскую область и др. (рис. 68). Они произрастают в оптимальных условиях температурного режима и влажности (выпадает более 2000-3000 мм осадков), обеспечивающих максимальную продуктивность растительности. Обилие атмосферных осадков способствует вымыванию легко растворимых элементов из почв, в результате чего происходит относительное обогащение их полуторными окислами железа и алюминия. Все это содействует формированию ферралитных почв (красноземов), на которых произрастают главным образом тропические влажные леса. Они являются одним из самых богатых типов растительности суши (более 50000 видов). Биомасса достигает 10000 ц/га (в бассейне р. Амазонка до 17 тыс. Д/га) при годовом приросте до 500 ц/га. В данной экосистеме гос- 399
ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА подствующей жизненной формой растений являются фанерофиты (деревья) - до 96%. Так, в ги- леях Амазонки можно встретить на площади в 1 га до 700 видов древесных пород. Для этих лесов характерна многоярусная структура (5 ярусов и более), причем верхний ярус образован наиболее высокими (до 50-60 м) деревьями (красное дерево, шерстяное дерево, гевея бразильская и др.)» кроны которых не смыкаются. Для большинства деревьев характерны.прямые колоннообразные стволы, а у некоторых видов около оснований стволов образуются дисковидные корни, придающие деревьям большую устойчивость на сырых почвах. Для влажных тропиков характерно обилие эпифитов, которые в отличие от паразитов, используют деревья и другие растения только как опору, т.е. они не питаются за счет своих хозяев. В эту группу растений входят многие виды орхидей, папоротников, бромелий, даже кактусов и др. Флора изобилует многими ценными видами растений: шоколадное дерево, бразильское красное дерево, ананас, сметанное дерево, синий сандал, бальзовое дерево, леопардово дерево и др. Ч.Дарвин после первой встречи с тропическими лесами писал: "Благоговение при виде стольких чудес переполняет душу и возвышает разум". Амазония (площадь более 7 млн км2) - самый обширный массив сохранившихся влажнотропических лесов с эндемичными видами фауны и флоры, уникальный генофонд Земли. Животный мир влажных тропиков отличается таким же богатством и разнообразием, как и растительные сообщества. В них представлено более половины известных нам видов животных, в том числе 80% насекомых и 90% приматов. В соответствии с вертикальной структурой растительности животные распределяются по ярусам (почвенный, подстилочный, наземный, серия дре- 400
ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА весных ярусов). Так, животные, приспособившиеся к жизни в кронах деревьев, весьма разнообразны (обезьяны, белки-летяги, змеи, гекконы, ящерицы, лягушки, попугаи, пауки, гусеницы и пр.). Для многих видов земноводных и пресмыкающихся, обитающих в кронах деревьев, характерна в высшей степени мимикрия, в частности ящерицы, змеи и даже птицы по форме тела и окраски практически сливаются с окружающим фоном. Весьма сложны взаимоотношения обитателей влажнотропических лесов по типу питания. На рис. 70 показана схема соотношения трофических цепей в экосистеме тропического дождевого леса Южной Америки. Заштрихованные секторы отображают вклад каждого типа питания в создании общей биомассы жиротных. Внутреннее кольцо включает чисто растительноядные формы консу- ментов первого порядка, питающихся как за счет отмерших частей растений (1-4 - термиты, жуки, короеды), так и живыми растениями (5-16 - двупалый ленивец, попугаи, обезьяна-ревун, бабочки, цикады, тапир и др.). Среднее кольцо охватывает всеядных, т.е. консументов первого и высшего порядков (17-24 - обезьяна-капуцин, енот-носуха, колибри, осы, муравьи, мышевидный опоссум). Во внешнем кольце представлены плотоядные формы, т.е. консументы вгорого и высшего порядков: 25- 46 (богомол, игуана, муравьед, дятел, удав, ягуар, броненосец, скорпион и пр.); сюда же включены животные, живущие под землей (клещи, таракан, навозный жук, дождевые черви). Королевский гриф (44) и кровососущие комары (46) - падаль- тцики и паразиты - представители консументов высшего порядка. Несмотря на бесконечное множество видов растений и животных во влажных тропиках, здесь достаточно все упорядочено, причем каждый организм занимает свою собственную экологическую нишу. 401
ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА Рис. 70. Экосистема равнинного тропического дождевого леса Южной Африки (по Е.Фиткау, 1988) Схема соотношения типов питания включает: 1-16 - консументы первого порядка (растительноядные); 17-24 - консументы первого и второго порядков (всеядные); 25-46 - консументы второго и высшего порядков (плотоядные, паразиты, падальщики) Тропические влажные леса издавна хищнически уничтожались» так как они являлись колоссальным источником ценнейшей древесины» продовольственных» топливных» лекарственных (обнаружено около 1400 видов древесных пород, обладающих противораковым действием) и многих других естественных ресурсов. Как уже ранее отмечалось» к настоящему времени они сведены в Африке на 52% от первоначальных площадей, в Латинской Америке - на 37%» в Азии - на 52%. Поэтому в 1990 г. под эгидой ФАО была проведена повторная (после 1980 г.) инвентаризация тропических лесов в 62 странах мира с использованием космических снимков. Как видно из табл. 51» во многих регионах земного шара отмечена тенден- 402
ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА ция сокращения площади влажнотропических лесов и увеличение их темпов сведения. Если в 80-х годах ежегодно уничтожалось около 11 млн га лесных формаций, то в 1990 г. - уже 16,8 млн га. По данным Института мировых ресурсов, за период с 1980 по 1990 гг. в Центральной Африке исчезли лесные угодья на площади 1,2 млй га, в Восточной Африке - 595 тыс. га и рекордная цифра получена для Южной Африки - около 1,35 млн га. На Филлипинах за период 1965-19Я5 гг. вырубка тропических лесов достигала 300 тыс. га ежегодно, однако в последние годы темпы сведения лесов несколько уменьшились (в 1993 г. уничтожено более 80 тыс- га) и начаты работы по лесовозобновлению. 51. Площади и суммарные среднегодовые темпы сведения тропических лесов в отдельных регионах земного шара (по Ж.Ланли и др., 1991) • - • ■■■■■■ Показатель Площадь лесов в 1980 г., млн га Площадь лесов в 1990 г. млн га Суммарные среднегодовые темпы сведения лесов в 1981- 1990 гг., млн га То же, в % Регион Африка 289,7 241,8 4,8 1,7 Америка 825,9 753,0 7,3 0,9 Азия 334,5 287,5 4,7 1,4 Всего в мире 1450,1 1282,3 16,8 1,2 Особое беспокойство вызывает деградация влажнотропических лесов в бассейне Амазонки, где темпы сведения лесов с начала 80-х годов к настоящему времени возросли с 30 тыс. км2 до 200 тыс. км2. Причины разнообразны: расширение площадей сельхозугодий и пастбищ, строительство Трансамазонской автомагистрали, горнодобы- 403
ТУНДРА вающих комплексов, крупных ГЭС (только при создании ГЭС - Тукуруй - было уничтожено 200 тыс. га лесов), массовый приток переселенцев и др. (Пришкольник, 1994). Поэтому по линии ООН, ЮНЕСКО и ФАО осуществляется ряд проектов по сохранению и рациональному использованию ресурсов влажнотропических лесов мира. ТУНДРА зональный тип растительности, занимающий северные окраина Евразии и Северной Америки, причем ее южная граница примерно совпадает с июльской изотермой +10°С. Для нее характерны низкие температуры воздуха, короткий вегетационный период, присутствие многолетней мерзлоты, незначительное количество атмосферных осадков (200-400 мм), преобладание глеево-болотных почв. Флора тундры насчитывает всего 250-500 видов; растительный покров образован мхами, лишайниками и травянистыми растениями с участием низкорослых кустарников. Тундровые растения приобрели ряд экологических особенностей, позволяющих им существовать в таких крайне суровых условиях. Это прежде всего холодостойкость - способность растений выдерживать весьма низкие температуры. По данным В.Лархера (1977), корневища некоторых тендровых растений могут длительное время переносить температуру до -60°С, а надземные части - до -50еС. При коротком вегетационном периоде здесь господствуют многолетники, значителен их возраст - ива арктическая 200 лет, береза карликовая - 80 лет, багульник - 97 лет, куропаточья трава (дриада) - 108 лет. Некоторые тундровые растения начинают фенологический цикл с подснежной вегетации, тем самым удлиняя свой вегетационный период. При низких температурах и сильных ветрах тундровые растения выработали свойства карликовости 404
(карликовая береза, ива), среди них преобладают стелющиеся и подушкообразные жизненные формы. Немногочисленны травы (осоки, полярные маки, одуванчики и др.) и кустарнички (голубика, морошка, брусника, черника), которые чередуются с полярными ивами, карликовой березкой, кедровым стлаником. При движении с севера на юг выделяются следующие подзоны: арктических, мохово-лишайниковых и кустарничковых тундр. В Северной Америке кустарничкпиые тундры определяют ландшафт больших пространств материка и образованы растениями из семейства вересковых. Мохово-лишайниковые тундры имеют большое хозяйственное значение, так как являются пастбищами для северных оленей. Биомасса растений тундры составляет 40-280 ц/ra при годовом приросте в 10-25 ц/га. В южном полушарии на субантарктических островах своеобразным аналогом тундр являются растительные формации, представленные различными видами злаков и разнотравья с участием плаунов, папоротников и лишайников. Экологические условия обитания животных обусловливают бедность их видового состава и сравнительную простоту структуры животного населения тундры. На рис. 71 показаны основные потоки энергии в сообществах тундры, где четко фиксируются разнообразные отношения между организмами. Конечно, главную роль здесь играют пищевые связи, в процессе которых организм получает необходимую энергию для своего существования. Подавляющее большинство животных в тундре активны лишь в течение нескольких летних месяцев, а большую часть года находятся в спячке (сурки, суслики) или в состоянии анабиоза (беспозвоночные). Часть из них покидают пределы зоны, мигрируя зимой в более южные районы (почти все птицы, многие млекопитающие). Лишь 405
ТУНДРА немногие животные способны вести активную жизнь в тундре в течение круглого года (лемминги, северные олени, зайцы-беляки, волки, песцы, тундровый волк, полярная или белая сова и др. ОСНОВНЫЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В СООБЩЕСТВАХ ТУНДРЫ I Кречет, сапас, тетере-j I вятник | Гуси, куропатки Лемминги, полевки, зайцы Северный QOShk Овцебык ^Отмершая [органическая ц масса ^aj Д(подстилка^ К$гумусГ^ Ё£гдетрит)^ Ногохвостки, панцерные клещи Кровососущие] комары 0»РДы ■ Песец, | I белая сова, | l эимняк j I .В?1!*. I Типулиды, хирономиды Ц Кулий-, м **! утки Г Краснозобый, I конек_ - "I Бактерии г" Дождевые черви ^| Простейшие | Сапрофитные нематоды Хищные I ОДЫ 1 нематод Рис. 71. Основные потоки энергии в сообществах тундры (по А.Г.Воронову, 1985; с изменениями) В почвенном ярусе среди сапрофагбв по численности доминируют мелкие круглые черви (нематоды), клещи и др., а по биомассе - дождевые черви. Зеленую массу в течение круглого года потребляют мелкие грызуны - лемминги и полевки, причем зимой лемминги питаются побегами и корой различных кустарников, а летом в свой рацион добавляют ягоды и грибы. Песец питается в основном леммингами и полевками, при этом чис- 406
тундра ленность его в значительной степени зависит от количества особей грызунов; в годы массового размножения леммингов у песцов появляется в выводке больше детенышей. В последние десятилетия сильно возросло антропогенное воздействие на природные ландшафты тундровой зоны. Появились поселки, шахты, нефтепроводы, газопроводы, крупные промышленные предприятия и др., которые приводят к уничтожению и так разреженного растительного покрова, к сокращению численности ценных промысловых животных. Предельно уязвимая к антропогенному стрессу природа Севера под техногенным воздействием разрушается, вокруг промышленных центров образуются рукотворные пустоши, значительно ухудшаются природно-климатические условия и т.д. Особенно отрицательные воздействия оказывают массовые загрязнители (соединения серы, меди, марганца, кобальта, цинка и др.)» на растительные сообщества. Ореолы загрязнения вокруг населенных пунктов в тундре в десятки и сотни раз превышают территории самих районов. Особенно отрицательно воздействие гусеничного транспорта на растительный покров тундры, характеризующийся весьма малым ежегодным приростом растений (веточка полярной ивы прирастает за вегетационный период на 1-5 мм, а олений мох всего на 3-5 мм). Так, общая площадь антропогенно обусловленных тундр (полоса относительно- го безлесья) от Кольского полуострова до Чукотки равна примерно 500 тыс. км2 (Крючков, 1991). Поэтому необходимы срочные меры по уменьшению антропогенных воздействий на тундровые ландшафты. За годы нефтегазового освоения севера Тюменской области площадь пастбищ для северных оленей, выбывших из оборота, составила около 6 млн га. Ускоренными темпами идет антропогенная 407
ТУНДРА трансформация типичных тундр полуострова Ямал (на примере Бованенковского газоконденсатного месторождения). Проведенные исследования показали, что уменьшается общее проективное покрытие растительного покрова со 100 до 10-50%, видовая насыщенность высших растений с 10-13 видов до 2-5, упрощается структура фитоценозов и др. (Телятников, 1993). Восстановление растительного покрова тундр на нарушенных участках Ямала идет во *г«гого раз медленнее, чем антропогенное нарушение природных компонентов. На основе составленной карты-схемы изменения растительных сообществ под воздействием механического пресса получено, что для восстановления коренных сообществ растительного покрова необходимо примерно 100-150 лет. Полное разрушение мохово-лишайниковых тундр происходит после 6-кратного проезда гусеничного транспорта, причем на этом месте начинают активно развиваться процессы термокарста и эрозии (рост оврагов в окрестностях населенных пунктов достигает 15-30 м в год). По данным Л.П.Шишкиной (1991), замедленный биологический круговорот, низкая биологическая продуктивность, низкие температуры и другие неблагоприятные природные факторы определяют весьма низкую способность экосистемы тундр к самоочищению; Например, 1 гектар редколесий тундры обладает способностью без ущерба для сообщества поглотить только 16-18 кг диоксида серы (сернистого газа), т.е. это примерно в 24 раза меньше, чем лесные экосистемы, где этот показатель достигает 400 кг. Экспериментальные исследования в тундрах на севере Якутии показали, что растительность отличается повышенной чувствительностью к загрязнению воздуха. В некоторых районах данного региона зимой характерно застаивание воздуха, где способность 408
УДОБРЕНИЯ атмосферы к самоочищению равна нулю. Все это необходимо учитывать при освоении и хозяйственном использовании тундровых ландшафтов. УДОБРЕНИЯ - неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыбоводстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальиме (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв). Минеральные удобрения, добытые из недр или промышленно полученные химические соединения, содержат основные элементы питания (азот, фосфор, калий) и важные для жизнедеятельности микроэлементы (медь, бор, марганец и др.). Органические удобрения - это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), компосты, используемые для повышения плодородия почв, или биологические добавки, способствующие развитию полезной микрофлоры почв. Производство минеральных удобрений во всем мире с 1950 по 1989 гг. возросло в 10 раз, а в нашей стране - более чем в 18 раз. Как видно из табл. 52, за этот же период применение удобрений на душу населения возросло более чем в 5 раз. Однако в последнее время во многих странах возрастает роль применения органических удобрений, причем 50% их поставляет животноводство. В России освоена и внедрена методика доочистки сточных вод свиноводческих комплексов с помощью макрофитов (уруть, элодея канадская, роголистник, рдест и др.) и микроорганизмов. Так, макрофиты за 15-20 суток снижают содержание в сточных водах этих комплексов - аммония, нитратов и нитритов по ПДК, а выращенные высокие урожаи зеленой массы (особенно богата питательными веществами элодея канадская) используются 409
УДОБРЕНИЯ как кормовые добавки (Меньшиков и др., 1994). Как видно на рис. 72, в ряде стран среди минеральных удобрений (потребление на 1 га пашни) по их применению доминируют азотные (42-72%). При несоблюдении норм и определенных условий применения азотных удобрений, нитраты, накапливаясь в почвах и растениях, могут оказывать токсичное действие на окружающую среду. 52. Мировое потребление минеральных удобрений (по Л.Брауну и др., 1989) J 1 1 I—IT-! Год 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1986 1989 Потребление удобрений, млн т 14 18 27 40 63 82 112 130 131 143 *-Д^ Ч«- 1 ■ ■ 1 1 1 1 1 Потребление удобрений на душу населения, кг 5 7 9 12 17 21 26 26 26 27 На рис. 73 показаны негативные последствия недостаточного или избыточного применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Так, при излишнем внесении азотных удобрений повышается расход пестицидов на 1 га, а значит возрастает степень их накопления в культурны* растениях, что ведет к получению низкокачественной сельскохозяйственной продукции. Загрязнение окружающей среды (почв, водоемов, сельхозпродуктов) чрезмерным применением минеральных удобрений различными химическими компонентами (нитратами, нитритами и т.п.) в последнее время становится глобальной экологической проблемой. Накопившиеся нитраты в сельхозпродукции в конеч- 410
УДОБРЕНИЯ Нидерланды Великобритания Франция Дания Болгария бывший СССР США -3 Рис. 72. Структура применения отдельных типов минеральных удобрений на 1 га пашни в некоторых странах (в %): 1 - азотные удобрения, 2 - фосфорные удобрения, 3 - калийные удобрения (в центре - общее количество применяемых удобрений) 411
УДОБРЕНИЯ ном итоге поступают в организм человека, где микрофлорой в желудочно-кишечном тракте восстанавливаются до высокотоксичных нитритов. Излишнее Повышает Оптимальное количество азотных удобрений Недостаточное Повышает опасность заболеваний и поражении I насекомыми-вредителями Повышает расход пестицидов иа 1 га п Увеличивает степень накопления пестицидов i сельскохозяйственных растениях nJ Повышает вероятность получения низкокачественной продукции Понижает Понижает содержание биологически ценных питательных веществ Э Рис. 73. Негативные последствия недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений в почвы (по В.Шуману, 1988) Для получения сельскохозяйственной продукции с пониженным уровнем нитратов уже в ряде зарубежных стран используется принцип экологически безопасных доз азотных удобрений, в частности так называемый локальный метод с заделкой гранул непосредственно в почву. Это значительно увеличивает коэффициент использования удобрений культурными растениями. Еще более перспективным является применение ингибиторов - 412
УРБАНИЗАЦИЯ ПРИРОДЫ специально синтезированных химических соединений, которые вносятся в почву одновременно с азотными удобрениями, и ограничивают подверженность последних действию микроорганизмов, окисляющих аммонийный азот до нитратов (Экспериментальная экология, 1991). Применение ингибиторов (нитрапирин, триазол, триазйн и др.) способствуют консервации азотных удобрений в аммонийной форме до периода их потребления культурными ро<*тениями, что важно в практике орошаемого земледелия. Например, применение сероуглерода способствует снижению содержания нитратов в белокочанной капусте примерно в 2-5 раз. Таким образом, применение определенных ингибиторов может значительно снизить содержание нитратов в сельхозпродукции. УРБАНИЗАЦИЯ ПРИРОДЫ превращение естественных ландшафтов в искусственные под влиянием городской застройки. Процесс урбанизации - мощный экологический фактор, сопровождающийся преобразованием природных экосистем, массовым производством различных отходов в окружающую среду. Это мощный феномен XX века: еще в 1900 г. в городах проживало менее 14% населения земного шара, а в 1987 г. уже 43%. Общая тенденция увеличения доли городского населения по отдельным регионам земного шара представлена в таблице 53. Видно, что доля городского населения в Европе с 1950 по 2000 гг. возрастет с 56 до 79%. Особенно этот рост фиксируется в странах Латинской Америки (в среднем 2,9% в год), причем на 1990 г. здесь имелось 38 городов с населением свыше 1 млн человек. Крупнейшие агромерации (млн. чел.): Мехико - 19 (первое место в мире), Сан-Паулу 18 (третье место), Буэнос-Айрес - 12 млн чел. и т.д. Самый густонаселенный город Европы - Барселона 700 413
УРБАНИЗАЦИЯ ПРИРОДЫ чел./га, для сравнения - Париж - 291, Берлин - 189, Лондон - 128 чел./га и др. В Китае с 1980 по 1990 гг. количество городов увеличилось более чем в 2 раза (с 223 до 467, а население их выросло в 1,5 раза (с 95 до 144 млн чел.). В крупных городах значительно возросло загрязнение воздушного бассейна, что отрицательно сказывается на здоровье их жителей. По данным ВМО и ВОЗ наибольшие превышения предельно допустимых концентраций диоксидом серы зафиксированы в таких городах, как Милан, Лондон, Мадрид, Брюссель, Тегеран, взвешенных частиц - в Калькутте, Афинах, Чикаго и др. На основе Глобальной системы мониторинга (более 100 городов мира) установлено, что областями наибольшего загрязнения воздуха диоксидом серы за период 1976-1985 гг. были Европа, Южная Америка, Азия, а наименьшего - Австралия, Канада, Новая Зеландия; областями наибольшего содержания взвешенных частиц в воздухе - Азия, особенно Индия (Андрюков, Пудовкина, 1992). 53. Доля городского населения в общей численности населения в некоторых регионах мира (в %) (по данным Л.Брауна и др., 1989) Регионы мира Северная Америка Европа СССР Восточная Азия Латинская Америка Океания Китай Африка Южная Азия Весь мир 1950 г. 64 56 39 43 41 61 12 15 15 29 1986 г. 74 73 71- 70 65 65 32 30 24 43 2000 г. 78 79 74 79 77 73 40 42 35 48 414
УЩЕРБ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ - фактические и возможные убытки народного хозяйства» связанные с загрязнением окружающей среды, включая прямые и косвенные воздействия, а также дополнительные затраты на ликвидацию отрицательных последствий загрязнения, а также потери, связанные с ухудшением здоровья населения, сокращением деятельности трудового периода и жизни людей/ Выброс загрязнений способствует коррозии оборудования и строительных конструкций, приносит убытки смежным сферам хозяйственной деятельности. Получение энергии обусловливает основной вклад в глобальное антропогенное воздействие на окружающую среду. В большинстве случаев его воздействие характеризуется как изменение природного уровня потоков химических веществ (метана, свинца, кадмия, ртути и др.) в природной среде. Профессор Калифорнийского университета (США) Дж.Холдрен (1990) попытался приблизительно оценить долю антропогенного экологического ущерба загрязнения атмосферы вредными веществами для таких источников: 1) промышленные источники энергии (сжигание ископаемого топлива, их добыча и переработка); 2) традиционные источники энергии (сжигание топлива - дрова, солома, навоз и др.); 3) сельское хозяйство (сжигание отходов, удобрения, вырубка лесов под пашню и др.)» 4) промышленное производство и др. факторы (плавка и обработка металлов, сжигание отходов и др.). Как видно на рис. 74, основными источниками потоков свинца (63%), диоксида серы (85%) и диоксида углерода (75%) являются промышленные источники получения энергии, а сельское хозяйство - дает максимум метана (65%), оксидов азота (80%) и пылевых частиц (более 40%), промышленное производство дает максимальный потек в атмосферу кадмия (70%) и ртути (77%). 415
УЩЕРБ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ Рис. 74. Доля антропогенного экологического ущерба (%) загряз* нения атмосферы токсикантами от различных источников: 1 - промышленные источники энергии, 2 w традиционные источники энергии, 3 - сельское хозяйство. 4 - промышленное производство и др. Существуют различные методики определения экологического ущерба от загрязнения окружающей среды с учетом многих параметров, в частности ущерб сельскому и лесному хозяйству, промышленным объектам, коммунальному и бытово- 41G
ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ му хозяйствам и т.д. (Стадницкий и др., 1988). Подсчитано, что убытки от выбросов в атмосферу 1 т моноксида углерода оцениваются в 20- 100 руб., 1 т диоксида серы - в 85-200 руб., 1 т нетоксичной пыли - в 90-180 руб, и т.д. Ущерб, наносимый загрязнениями атмосферы лесным ресурсам, оценивается от 20, до 65 руб. йа гектар. По данным Госкомстата СССР, ущерб от загрязнения атмосферного воздуха только в РСФСР в 1989 г. составил около 200 млн руб. Интересный пример приводит Г.И.Галазий (1988) по Байкалу. За 22 года своего существования Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат сбросил в озеро более 1,5 млрд м3 промышленных стоков, и более 15 тыс. км3 загрязненной воды, что весьма отрицательно сказалось на экосистеме Байкала. Подсчитано, что годовая продукция комбината оценивается в 112 млн руб, а экологический ущерб окружающей среде составляет 50 млн руб. в сутки, т.е. получается, что ущерб Байкалу в 200 раз превышает стоимость получаемой целлюлозы. Потому для уменьшения экологического ущерба от различных загрязнений окружающей среды в ряде стран (в Японии в 1988 г. организован экспертный комитет по промышленным предприятиям - "Экобизнес"), в том числе и в бывшем СССР с 1988 г. введена экологическая экспертиза. Так, уже рассмотрено более 60 проектных материалов, по результатам которых приостановлено или законсервировано строительство весьма вредных с экологической точки зрения промышленных объектов. ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ - возникает в результате фотохимических реакций при определенных физико-географических условиях: наличия в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов, озона и др. загрязнителе, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень 14. Прикладная экология 417
ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ слабого обмена воздушных масс в приземном слое. При Ф.с. в отличие от Лондонского смога (в декабре 1952 г. погибло около 4000 человек)/при фотохимических реакциях, протекающих интенсивно в солнечную погоду, образуются высокотоксичные загрязнители атмосферного воздуха. Основными источниками его возникновения являются выхлопные газы автомобилей. На формирование смога влияют природные факторы: температурная инверсия, ветер, инсоляция, р^жность и др J Печальный рекорд со смогом держит г. Лос- Анджелес, расположенный в низине и окруженный со всех сторон холмами, где примерно 270 дней в году со смогом.1 Большое количество автомобилей в городе выбрасывает массу выхлопных газов, которые не поднимаются вверх и не рассеиваются в атмосфере, причем теплые газы вредных веществ остаются в непосредственной близости от земной поверхности. Это отрицательно сказывается на растительности, животных и, конечно, на человеке. Фотохимический смог по своему физиологическому воздействию на человеческий организм крайне опасен, особенно для дыхательной и кровеносной системы, что часто служит причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. Такой смог - нередкое явление во многих крупных городах мира (Нью-Йорк, Сеул, Париж, ^Токио, Афины и др.). Так, в Афинах около 800 тыс. автомобилей на 75% обусловливает фотохимический смог. Однако зеленые насаждения не могут поглотить слишком много вредных примесей, так как на каждого жителя приходится всего 2,2 м2 зеленых растений (для сравнений - в Риме - 10 м2, в Венеции - 20 и в Амстердаме - 27 м2). Все это приводит к увеличению различных заболеваний городских жителей. 418
ФРЕОНЫ (ХЛОРФТОРУГЛЕРОДЫ ИЛИ ХФУ) ФРЕОНЫ (хлорфторуглероды или ХФУ) высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяющиеся в производстве и быту в качестве хладореагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей, распылителей в аэорозольных упаковках и т.д. Они синтезированы в'30-годах и стали широко применяться в промышленном производстве лишь с начала 60-х годов. Фреоны, под- нимпясь в верхние слои атмосферы, подвергнется фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Продолжительность пребывания фреонов в атмосфере составляет 50-200 лет. В настоящее время в мире производится около 1,4 млн т фреонов, в том числе в 1992 г. на США приходилось 31%, Западную Европу 30%, Японию - 12%, Россию - 8% и т.д. В западноевропейских странах производится на душу населения 1,5 кг фреонов, а в нашей стране - менее 0,5 кг. Чрезмерное применение ХФУ привело к возникновению экологической проблемы глобального масштаба истощению озонового слоя, частным случаем которой является возникновение "озоновых дыр" над Антарктидой и Арктикой. Кроме того, фреоны играют значительную роль в создании парникового эффекта. Поэтому с 1 января 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол, обязывающий многие страны к 2000 г. сократить производство и применение фреонов на 50%. В ряде стран (Германия, Бельгия, Норвегия, Швеция) постепенно снижается производство фреонов или создаются их экологически безопасные заменители. Американские ученые разработали альтернативные заменители - гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и гид- рофтбруглероды (ГФУ). В штате Техас построен первый в мире завод по производству этих соединений (срок жизни их всего 2-25 лет), которые 14* 419
ХЛОРОЗ , имеют низкий потенциал разрушения озонового слоя (всего 2-10% от потенциала ХФУ). Аналогичные заводы по выпуску безхлорных ГФУ построены в Великобритании и Франции (Брандт, 1994). Они открывают широкие возможности по их применению в различных отраслях промышленности, а также не будут оказывать разрушающего влияния на атмосферный озон и содействовать развитию парникового эффекта. ХЛОРОЗ заболевание растение при котором нарушается образование хлорофилла, и вызывается главным образом антропогенным загрязнением окружающей среды. Так, побурение листьев у лиственных древесных пород часто происходит в основном под воздействием дымовых выбросов промышленных предприятий; покраснение в виде пятен на листьях, смородины и гортензии под влиянием значительных концентраций диоксида серы в атмосферном воздухе и т.д. При устойчивых загрязнениях атмосферы различными токсикантами у деревьев отмечается замедление роста, уменьшение биологической продуктивности (особенно у хвойных пород)* изрежение кроны, изменение структуры древесины и др. При значительном загрязнении окружающей среды у растений начинается некроз - отмирание ограниченных участков тканей. Они бывают точечными, пятнистыми (серебристые пятна у табака после воздействия озона), верхушечными некрозами (у хвойных пород), краевыми к др. В Москве в результате значительного загрязнения воздуха в 1990 г. некроз листьев и хвои древесных пород наблюдался у более чем 10-15% насаждений в пределах города. Во многих европейских странах под воздействием поваренной соли, применяемой для таяния льда, отмечается хлороз и некроз древесных насаждений. Сначала появляются ярко-желтые краевые зоны на листьях, затем 420
[ВЕТЕНИЕ ВО, край листа отмирает, а желтая окраска продвигается к основанию листа древесной породы (липы). Эта характерная желтая кайма наблюдается при действии соли у некоторых деревьев городов. Поэтому в городах с сильным загрязнением атмосферного воздуха необходимо в насаждения вводить более устойчивые лиственные породы деревьев (береза пушистая, лещина обыкновенная, ольха клейкая и др.)- ЦВЕТЕНИЕ ВОД - массовое развитие ("""пышка) фитопланктона, вызывающее изменение окраски воды, от зеленой (зеленые и сине-зеленые водоросли) и желто-бурой (диатомовые) до красной (динофла- гелляты). Интенсивность этого процесса определяют по биомассе водорослей: слабое (0,5-0,9 мг/л), умеренное (1*0-9,9), интенсивное (10,0- 99,9) и "гиперцветение" - более 100 мг/л. Эти явления известны с глубокой древности, но в последние годы они стали часты и весьма интенсивны в результате возросшего антропогенного воздействия на морские экосистемы. Это обусловлено главным образом значительным поступлением в водоемы минеральных питательных веществ (фосфора, азота, калия и др.) Результатом Ц.в. является ухудшение кислородного режима (вплоть до заморов), накопление в водной среде токсичных органических соединений, что приводит к экологическим катастрофам. Так, в Мировом океане в последние годы стали часты так называемые "красные приливьС\ которые связаны с чрезмерным сбросом в океан органических веществ и массовой вспышкой пирофитовых водорослей. Такие приливы были зафиксированы у берегов Флориды, Индии, Австралии, Японии» Скандинавии и др. В мае 1988 г. у берегов Скандинавии цветение фитопланктона образовало "бульон** из микроскопических водорослей, который разлился на пространстве в 50 км длиной, 10 км - шириной и 15 421
ВЕТЕНИЕ BOJ м толщиной. Фитопланктон, разлагаясь в водной толще, забрал весь кислород, что привело к массовым заморам рыбы. Красный прилив на фермах Скандинавии три года назад уничтожил рыбы на 200 млн долларов. Участились "красные приливы" в бассейне Средиземного моря, в частности в 1989 г. сильная эвтрофикация вод Адриатики нанесла серьезный ущерб рыболовному промыслу и туризму. При этом особенно интенсивное Ц.в. фиксировалось в прибрежных застойных зонах при высокой концентрации нитратов, где погибли тысячи тонн моллюсков и рыбы. Токсичные вещества, накапливающиеся по пищевым цепям в различных морских организмах (рыбах, моллюсках, ракообразных), вызывают отравления у человека при употреблении морепродуктов. В 1983 г. вспышки размножения динофлагеллят, приведшие к "красным приливам" у берегов Индии, Индонезии, Австралии и в Новой Зеландии, вызвали более 500 случаев заболевания и 27 смертельных отравлений людей, употреблявших в основном в пищу моллюсков и ракообразных. Очевидно, не только сброс биогенных веществ в океан служит причиной красных приливов, здесь могут играть роль и глобальное повышение температуры воздуха, выхлопные газы автомобилей и промышленных предприятий. Эта. экологическая проблема приобрела внимание ученых многих стран, в частности"уже состоялся ряд Международных конференций по изучению токсичных динофлагеллят (жгутиконосцев), продукты жизнедеятельности которых способны накапливаться в различных гидробионтах и в конечном итоге вызывать отравление у человека при употреблении морепродуктов. Также принято решение об организации мониторинга за содержанием в водах Мирового океана наиболее токсичных 422
ЧИСЛЕННОСТЬ ПРОМЫСЛОВАЯ видов фитопланктона, вызывающих цветение вод и "красные приливы". ЧИСЛЕННОСТЬ ПРОМЫСЛОВАЯ - количество до- пустимых объектов промысла, при котором их добывание становится Экономически и экологически оправданным, т.е. изъятие организмов, не приводит к подрыву промыслового вида. Общая площадь охотничьих угодий в бывшем СССР на конец 1988 г. составила 1989 млн га, в ™м числе в России - 1548 и в Казахстане 226 млц га. В табл. 54 приведены численность и отстрел (добыча) основных промысловых животных в нашей стране на 1987-1988 гг. Видно, что по численности по добыче преобладают зайцы, белки, ондатра, олени, сайгаки и др. Интересно сравнить величины отстрела (добычи) некоторых охотничьих животных в отдельных странах на 1987 г. (в тыс. голов): олени - в СССР - 90,8; в Венгрии - 27; в Польше - 39; Чехии и Словакии - 33 тыс. голов. Отстрел кабанов составил: в бывшем СССР 82,9 тыс. шт., в Польше - 78, Чехии и Словакии - 52 и в Венгрии - 35 тыс. особей. По учету сотрудников Лимнологического института СО АН СССР к началу 90-х годов в Байкале обитало около 60 тыс. байкальской нерпы. Предельный ее'возраст для самок 56 лет и для самцов 52 года. Средний вес нерп около 50 кг, максимальный вес самцов - 130-150 кг, при длине тела - 1,8 м. В течение предшествующего десятилетия промысловые артели ежегодно добывали до 2,5 тыс. голов. Лишь в последние годы было разрешено добывать 5-6 тыс. голов (Галазий, 1988). Это сделано для того, чтобы определить роль популяции нерпы в биологическом круговороте вещества и энергии в экосистеме Байкала и разработать методы управления ею. 423
ШУМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ 54. Численность и отстрел (добыча) охотничьих животных по видам в СССР (тыс. голов)* Виды жи- вотных Лось Олени Сайгак Кабан Косуля Белка Зайцы Лисица красная Ондатра Норка вольная Соболь 1987 г. Численность' 747 ; 1311 975 375 759 7499 8053 662 3539 290 880 Отстрел 79^ 90,8 108 82,9 34,8 2992 1395 97,6 1500 83,2 256 1988 г. Численность 791 1271 1035 406 746 7426 8408 682 3564 335 946 Отстрел 8X2 152 70,4 102 45,9 2896 1507 142 1259 70,3 254 ШУМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ одна из форм загрязнения окружающей среды, которая состоит в увеличении уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы и человека. Шум бывает бытовой, производственный, промышленный, транспортный, шум уличного движения, авиационный и пр. Основными источниками городского шума служат промышленные предприятия, среди которых по принятой логарифмической шкале звука в децибела^ (дБ) выделяются энергетические установки, компрессорные станции, металлургические заводы и др. (табл. 55). Значителен Также шум транспортный, создаваемый моторами, колесами, тормозами и аэродинамическими особенностями транспортных средств. Более по- * Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в СССР. М., 1989, с. 128-129. 424
ШУМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ В1ВЕПсаввааЕаавва«анаашЕЯШвааа^ванавшвввашазввшаш=в««в ловины населения Западной Европы проживает в зонах, где уровень шума составляет 55-65 дБ, в частности во Франции - 57% населения, в Нидерландах - 54, Греции - 50, Швеции - 37, Дании и Германии - 34%. На территории Москвы зоны с периодическим превышением допустимого уровня шума достигают 60%. Проблема шумового загрязнения окружающей среды стала глобальной, поэтому Всемирная организация здравоохранения (ВОЯ> разработала долгосрочную программу по снижению шума в городах. Шум как экологический фактор приводит у человека к повышению утомляемости, снижению умственной активности, неврозам, росту сердечнососудистых заболеваний, ухудшению зрения и т.д. Шум, являясь постоянным раздражителем центральной нервной системы, способен вызывать ее перенапряжение. Поэтому жители шумных районов городов чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями (на 20%), атеросклерозом и нарушениями нервной системы (на 18-23%). Особенно отрицательно воздействие шума на функциональное состояние сердечной системы у детей. Многолетнее воздействие шума ведет к повреждению органов слуха человека, в частности в ФРГ около 15-20% работающих на производстве испытывают шум на уровне 85-90 дБ и более, что повлекло к постоянно увеличивающемуся числу случаев тугоухости как профессиональному заболеванию. В настоящее время шумовые раздражения относятся к важным причинам расстройства сна, при этом такие нарушения влияют на эффективность отдыха и могут приводить к состоянию хронической усталости, сонливости со всеми вытекающими отсюда последствиями для работоспособности и восприимчивости к болезням. Разработаны нормы допустимых уровней внешнего шума от различных источников. 425
ШУМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ 55. Сравнительная оценка основных источников шума (по И.Л.Карагодиной и др,, 1993; с дополнениями) Вид источника Эквивалентный уровень шума, ДБ Промышленные: Газотурбинные энергетические установки компрессорные станции металлургические заводы строительные предприятия машиностроительные заводы типографии, швейные фабрики, де- ревоперерабатывающие комбинаты 100-110 100 90-100 90-95 80 72-76 Транспортные: автомобильный транспорт (на расстоянии 7,5 м) легковые автомобили автобусы и грузовые автомобили железнодорожный транспорт (на расстоянии 20 м) воздушный транспорт (под трассой) 77-83 77 78-83 90-101 98-105 Так, допустимый шум уличного движения у стен домов составляет днем - 50, а ночью - 40 дБ. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать днем 40 дБ и ночью - 30 дБ. Для ликвидации шумового загрязнения окружающей среды используется шумозащита - комплекс мероприятий по снижению шума на производстве (установка звукоизолирующих кожухов на оборудовании, глушителей в компрессорах, вентиляторах и пр.), на транспорте (глушители выбросов, создание на дорогах акустических экранов, шумозащитных зон), при гражданском и промышленном Строительстве. В зарубежных стра- 426
ЭВТРОФИКАЦИЯ нах, в частности в ФРГ на многих военных и гражданских аэродромах, принимающих реактивные самолеты, созданы шумозащитные зоны, ограничена интенсивность полетов (запрет ночных полетов), введены ограничения для сверхзвуковых самолетов по времени, высоте и скорости. Для ко- лесно-рельсового транспорта применены технические способы снижения шума: звукопоглощающие колесные бленды, замена колодочных тормозов на дисковые и др. На отдельных участках автомагистралей стал применяться шумопоглощающий асфальт, причем поглощение звука достигается главным образом благодаря высокой пористости такого асфальта (объем пустот достигает 25%, тогда как в обычных асфальтовых покрытиях он составляет около 6%}. Это позволяет на дорогах ФРГ снизить уровень шума на 4-6 дБ (Окружающая среда, 1993). К сожалению, в нашей стране мероприятий по снижению шумового загрязнения окружающей среды проводится весьма мало. Исключительной способностью задерживать и поглощать шумовые воздействия обладают древесные и кустарниковые насаждения, высаженные вдоль автомагистралей, особенно состоящие из клена, тополя, липы и ели. Все это позволит значительно снизить шумовое загрязнение внешней среды и уменьшить его негативное воздействие на организм человека. ЭВТРОФИКАЦИЯ (эвтрофирование, евтрофикация) - повышение биопродуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ под воздействием природных и главным образом антропогенных факторов. Биогенные компоненты поступают в природные экосистемы как водным, так и воздушным путем; так, сейчас в мире используется свыше 30 млн т/года мыла и детерген- 427
ЭВТРОФИКАЦИЯ тов (основанных на фосфатах). В эвтрофировании водоемов принимают участие два главных биогенных элемента - азот и фосфор, которые в значительных количествах поставляются в среду сельскохозяйственным производством (применение удобрений). Также важным источником фосфора в водные экосистемы служат атмосферные аэрозоли, образующиеся от выбросов в атмосферу золы предприятий теплоэнергетики; при сжигании городского мусора, содержащего много органических остатков; от выбросов заводов по производству удобрений и т.д. Много фосфора поступает в атмосферу (3700-6600 тыс. т/год) от такого антропогенного фактора, как эоловая эрозия почвенного покрова (Савенко, 1995). Только сжигание твердого ископаемого топлива поставляет в атмосферу до 60 тыс. т/год фосфора. Все это показывает, что поступление биогенных веществ из атмосферы в водные экосистемы представляет значительную приходную статью их баланса. Часто из атмосферы биогенных элементов (особенно фосфора) поступает больше, чем с речным (поверхностным) стоком. Хотя эвтрофирование водоемов является естественным процессом, его развитие оценивается в рамках времени геологических масштабов. Так, если растительные остатки, отходы жизнедеятельности животных и человека возвращаются в исходную почву, то образуется замкнутый круговорот биогенных веществ. Однако за последние десятилетия человек резко увеличил использование биогенных компонентов, что в конечном счете нарушило имеющийся их круговорот и приэело к возникновению процессов антропогенного эвтрофирования с весьма 428
ЭВТРОФИКАЦИЯ уменьшенным временным масштабом - до нескольких десятилетий и менее (рис. 75). Данный процесс охватил многие крупнейшие пресноводные озера Европы (Ладожское, Женевское, Балатон и др.), США (Великие Американские озера), Канады, Японии и др. Поступление биогенных вещаете Детергенты Удобрения V Выход / Накопление 3-1 ЕЕЗ-2 Рис. 75. Антропогенные воздействия на круговорот биогенных веществ в биосфере (по Б.ХендерсонСеллерсу и др., 1990). Потоки: 1 - основной, 2 - второстепенный По данным Б.Хендерсона-Селлерса и Х.Маркленда (1990) основными критериями для характеристики процесса эвтрофикации водоемов являются: уменьшение концентрации растворенного кислорода в водной толще; увеличение концентрации биогенных веществ; увеличение содержания взвешенных частиц, особенно органического происхождения; - последовательная смена популяций водорослей с преобладанием сине-зеленых и зеленых водорослей; 429
ЭВТРОФИКАЦИЯ - уменьшение проникновения света (или возрастание мутности воды); - увеличение концентрации фосфора в донных отложениях; значительное увеличение биомассы фитопланктона (при уменьшении разнообразия видов) и т.д. Изменения физико-химических и биологических параметров состояния конкретного водоема могут оказать влияние на характер трофических связей и состав гидробионтов. Так, увеличение поступления биогенных веществ (особенно азота и фосфора) в Великие Американские озера привело к их эвтрофированию, при этом особенно пострадали Эри и Мичиган; статус олиготрофного водоема пока сохранили оз. Гурон и Верхнее. В этих озерах произошла перестройка в трофических цепях: в фитопланктоне доминирующую приобрели сине-зеленые водоросли, а это в свою очередь привело к смене зоопланктона и в конечном итоге сказалось на составе ихтиофауны (американская селедка вытеснила высокосортные породы рыб хариуса, сига, головня). Аналогичные процессы происходят в Женевском, Ладожском, Балатоне и других крупных озерах суши (см. Воздействие на пресноводные водоемы). Интенсивно идут процессы эвтрофирования в крупнейшем озере Японии - Бнва, в котором за последние годы биомасса фитопланктона возросла более чем в 10 раз. Обилие азота-и фосфора в водной толще способствовало размножению перидиниевых водорослей, что привело к возникновению ежегодных "красных приливов" (с апреля по июнь). Цветение воды резко ухудшило ее качество и создало трудности для водоснабжения прилегающих населенных пунктов. Иногда на активизацию процесса эвтрофирования (помимо поступления биогенных веществ) могут оказывать и другие антропогенные факторы. Например, создание Севано-Разданского иррига- 430
ЭВТРОФИКАЦИЯ ционно-энергетического комплекса (1936-1977 гг.) привело к значительному понижению (более чем на 18 м) уровня оз. Севан. Это в свою очередь повлекло рост биопродуктивности водоема и накопление автохтонного ррганического вещества в донных осадках. "Цветение воды" вызвало к жизни новый источник накопления запасов азота в водоеме - за счет фиксации атмосферного азота сине- зелеными водорослями, что и способствовало усилению эвтрофирования. Переход озера Севан в статус высокотрофного водоема привел к дестабилизации его экосистемы и к значительной перестройке структуры трофических связей гидроби- онтов (История озер..., 1991). Процессы эвтрофи- рования также охватили многие речные экосистемы (особенно маль!е реки), замкнутые и полузамкнутые морские бассейны. Особенно пострадало Балтийское море, в котором в 30-х годах в донных осадках отсутствовал сероводород, а в 1975 г. - площадь сероводородной зоны достигла 84 тыс. км2. Как уже отмечалось, во многих морях участились "красные приливы", связанные с чрезмерным сбросом в них органических веществ и массовой вспышкой пирофитовых водорослей (динофлагеллят). "Эпидемия" антропогенного эвтрофирования водных экосистем привлекла внимание к древнейшим организмам, появившимся еще в архее (2-3 млрд лет назад) - к сине-зеленым водорослям. В настоящее время их около 2000 видов, причем они вездесущи - широко распространены в водоемах, в почве и т.д. Основными их питательными веществами являются фосфор и азот, причем потребность в последнем они удовлетворяют за счет азотфиксации, а фосфор - только из воды. Продуктивность сине-зеленых водорослей в водоемах умеренной зоны всегда лимитировалась низкой концентрацией фосфора в воде, но так было 431
ЭВТРОФИКАЦИЯ до середины XX в. Бурное развитие промышленности, широкое применение минеральных удобрений, производство моющих средств (на фосфорной основе), отходы животноводства и многие другие антропогенные причины привели к резкому увеличению в водоемах биогенных веществ. Зто привело к массовой вспышке сине-зеленых водорослей в водоемах и в конечном счете к их деградации (ухудшение качества воды, изменение- состава гидробионтов, заборы рыб и др.)- Первое научное упоминание токсичного цветения в пресноводных водоемах Австралии, вызвавшего гибель овец, лошадей, свиней, собак, сделал в 1878 г. Дж.Френсис. С тех пор появилось множество свидетельств таких токсичных цветений в различных водоемах мира. Так, в нашей стране токсичность сине-зеленых водорослей во время их цветения установлена в Киевском водохранилище, на р. Днепр, в Куршском заливе Балтийского моря и т.д. Особенно им благоприятствуют в умеренных широтах подогрев воды в водохранилищах - охладителях и замедленный водообмен (они плохо переносят быстрые течения). По данным Н.А.Петровой и В.М.Чернаенко (1993), сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины (алкалоиды, низкомолекулярные пептиды и др.), которые сами не используют, но они, попадая в водную толщу, представляют опасность для живых организмов и человека. Токсины могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных. Поэтому основным ограничивающим фактором "цветения" сине- зеленых водорослей является уменьшение сброса биогенных веществ (в основном фосфора) в водные экосистемы. Поскольку эвтрофирование водоемов стало серьезной глобальной экологической проблемой, по линии ЮНЕСКО начаты работы по мо- 432
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА СТРАНЫ ниторингу внутренних вод, контролю за эвтрофи- рованием водоемов земного шара. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА СТРАНЫ - дает характеристику экологического состояния и степени антропогенных воздействий на различные природные ландшафты и экосистемы. Сотрудниками Института географии РАН, на основе «меющихся карт геоэкологических ситуаций территории бывшего СССР и России в 1992 г. составлена новая карта "Экологические ситуации на территории России" масштаба 1:8000000 (Кочуров и др., 1994; Злотина и др., 1994). На территории России сложилась напряженная, а в отдельных местах острая экологическая ситуация, причем природные ландшафты подверглись существенной антропогенной трансформации. На карте дано районирование России по степени экологической напряженности, в основу которого положено разделение территории на крупные природно-ландшафтные регионы, с учетом их современной хозяйственной освоенности и выявленных в их пределах экологических ситуаций различной остроты. Для каждого выделенного района (56 экологических районов) уровень напряженности оценивался в баллах: так ранги районов - I - очень низкая (средний балл - 1,08), II - низкая (1,42), III - относительно низкая (2,18), IV - средняя (3,0), V - относительно высокая (3,87), VI - высокая (5,01) и VII - очень высокая (6,34). На рис. 76 видно, что площади районов, имеющие ранги V-VII, т.е. с относительно высокой и высокой экологической напряженностью, занимают 34% территории России, а с рангом 1-е очень низкой - всего 17%. Районы с низкой и очень низкой экологической напряженностью преобладают на севере европейской части, в Сибири и на Дальнем Востоке, охватывая экономически слабоосвоенные регионы. Все районы с высокой экологическое напряженностью располо- 433
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА СТРАНЫ жены в основном в европейской части России: Среднерусский (Подмосковье), Поволжский, Ниж- недонской, Прикаспийский и др. Так, в Поволжском районе очень высокая экологическая напряженность (более 5 баллов) наблюдается на площади более 80%, что связано главным образом с общим загрязнением речной системы Волги и ее бассейна (характерны высокие показатели заболеваемости органов дыхания и пищеварения в Ульяновской, Самарской, Волгоградской областях, в Чувашии). Эта карта послужит основой для принятия срочных мер по улучшению экологической ситуации в России. Рис. 76. Площади регионов по экологической напряженности на территории России (в %). Ранг районов: I - очень низкая, II - низкая, III - относительно низкая, IV - средняя, V — относительно высокая, VI - высокая, VII - очень высокая 434
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ - это массовое размножение живых организмов в области, в которую они были завезены случайно или интродуцирова- ны и где не оказалось их естественных врагов. Ч.Элтон (1960, с. 13) писал: "Экологическим взрывом" мы называем непомерное увеличение численности какого-либо усивого организма. Слово "взрыв" означает внезапное освобождение сил, проявление которых сдерживалось ранее другими силами.*". Выделяют еще одно понятие - взрыв популяционный - это резкое увеличение численности или плотности популяции: экспоненциальный рост в условиях почти полного отсутствия лимитирующих факторов. Так, для многих грызунов и насекомых этот популяционный взрыв носит волнообразный характер. Эта'важная для экологии проблема подробно рассмотрена английским ученым Ч.Элтоном (I960) в книге "Экология нашествий животных и растений", из которой и приведены наиболее интересные примеры. Североамериканская ондатра. В Европе она начала свое распространение всего лишь с 5 особей, которых держал один землевладелец в Чехо- Словакии в 1905 г. В настоящее время численность ондатры в Европе достигает многих миллионов особей, причем ее ареал значительно увеличился из-за дополнительной интродукции с целью использования ее меха. В Финляндию в 1922 г. завезли и произвели более 200 выпусков ондатры, а сейчас ежегодная добыча ее достигает до 240 тыс. штук. В результате интродукции в нашу страну, этот вид ондатры стал важным пушным зверем в бассейнах рек Сибири, на севере Русской равнины и в Казахстане. Интродукция овец в Австралию. В 1835 г. фермеры завезли несколько овец на данный материк, где их раньше не было. Не имея естественных врагов, овцы примерно через 50 лет увеличили свою численность до 8 млн особей, затем темпы 435
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ прироста стали замедляться, поскольку все пригодные пастбища оказались занятыми. Вскоре численность стада стала стабилизироваться на уровне 7 млн голов. Такое резкое увеличение численности овец является примером экологического взрыва. Европейский скворец. В конце прошлого века в городской парк г. Нью-Йорка были завезены около 80 скворцов, а через полвека они распространили^ по всей территории США, затем захватили Канаду и появились даже в Австралии и Новой Зеландии. Значит такое расселение скворцов за такой интервал времени представляет настоящий экологический взрыв. Морская минога (северо-атлантический вид). Этот вид миноги, живущий в море, но для нереста заходящий в реки. Еще в прошлом веке он обосновался в оз. Онтарио, причем Ниагарский водопад явился естественным препятствием для его проникновения в Великие Американские озера. Но строительство судоходного канала, создавшего обходной путь в оз. Эри, цривело к тому, что дальнейшее распространение этого вида происходило в виде "взрыва" и к середине 50-х годов минога захватила системы озер Гурон, Мичиган и Верхнее. Этот весьма подвижный эктопаразит уничтожил многие ценные породы рыб (голец, озерный сиг, налим и др.). Так, постройка канала нанесла, огромный ущерб рыбному хозяйству Великих озер, почти спустя более ста лет. * Распространение многих вредителей также порой подобно экологическому взрыву, в частности размножение американской тли филлоксеры, повредившей виноградники многих стран 'Европы: распространение колорадского жука на картофельных плантациях Европы (на своей родине - в Америке он питался дикорастущим пасленом) и др. которые не Имея естественных врагов, полу- 43в
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ чили возможность весьма быстрого, подобно "экологическому взрыву", размножения. Также подвергались нашествию неблагоприятных пришельцев многие острова, например, на Гавайских островах по мере их освоения человеком были завезены из других районов земного шара различные животные (аргентинский муравей, мексиканские жукр-навозники, гигантская улитка и др.), птиц (фазаны, голуби, пекинский соловей, индийской розовый скворец и пр.). ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ - нормативно-технический документ, отражающий уровень использования предприятием природных ресурсов и его воздействия на окружающую среду. С 1 июля 1990 г. вошел в силу ГОСТ 17.0.0.04.-90 "Экологический паспорт промышленного предприятия9', основные положения которого рагзработакы в Госкомприроде страны. В Э.п. должны быть отражены следующие сведения: количественные и качественные характеристики используемых ресурсов (сырья, топлива, энергии), используемые предприятием технологии по каждому виду продукции, количественные и качественные характеристики выбросов (сбросов) загрязняющих веществ предприятием, сведения об экологической обстановке (качество продукции, отходы, здоровье населения и др.), а также рекомендации по улучшению экологической ситуации в данном районе и т.д. Целью Э.п. сельскохозяйственного предприятия является оценка влияния его на окружающую среду и рекомендации для снижения его отрицательного воздействия. Сложность паспортизации сельскохозяйственных объектов (в отличие от промышленных предприятий) состоит в том, что объектом сельскохозяйственного производства являются почвы, растения, животные, которые должнкл воспроизводиться, и кроме того эти производства могут размещаться на территории целых географических регионов. Исходя из этого, 437
Э.п. сельскохозяйственного предприятия должен включать: - оценка экологической ситуации на территории с-х. предприятия; - оценка уровня его воздействия на природную среду как систему отдельных показателей, отнесенных к единицам конечной сельскохозяйственной продукции; разработка рекомендаций для оптимизации экологической ситуации на территории предприятия по направлениям (нейтрализация экологических неблагоприятных процессов, улучшение технологии земледелия и животноводства, рациональное использование пастбищ и др.). Э.п. должен иметь в стране каждый природо- пользователь, так как при его отсутствии ему придется платить немалый штраф, а возможно и лишиться права на природопользование и хозяйственную деятельность (Панферов, 1991). Паспортизация предприятий страны позволит не только держать под постоянным контролем намечаемые природоохранные мероприятия, но и прогнозировать экологическую ситуацию на самом предприятии и вокруг него. ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА - научная дисциплина, изучающая закономерности взаимодействия человека с городской средой. Во всем мире интенсивно идет процесс урбанизации, причем к концу нынешнего века в городах будет проживать почти половина населения планеты. В настоящее время в России при общей численности населения около 150 млн чел. в городах проживает 109 млн чел. (74%). Климат города характеризуется повышенной температурой воздуха (в центре больших городов температура обычно на 3-5°С выше, чем на окраинах), меньшими величинами относительной влажности и инсоляции (прямой солнечной радиации), повышенной степенью загрязненности 438
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА внешней среды и т.п. Во многих городах сложилась сложная экологическая обстановка, в частности в атмосфере в значительных количествах, часто превышающих ПДК, содержатся вредные компоненты (пыль, диоксид серы, оксиды азота, бенз(а)пирен, тяжелые металлы и др.)- Причем наибольшие количества загрязняющих «веществ в крупных городах выбрасывает автотранспорт, так, только в Москве его выбросы достигают 850 тыс. т (более 70% от общего количества выбросов). Как видно на рис. 77, в 1992 г. над территорией Ростовской области в атмосферу было выброшено 1019 тыс. т вредных веществ, из них 508 тыс. т приходилось на автотранспорт (около 50%). В г. Ростове-на-Дону выбросы автотранспорта составили 74,3 тыс. т -(или 65% от общего количества вредных веществ). Однако в крупных промышленных центрах России (Норильск - рекорд по выбросам в стране - 2486 тыс. т/год; Новокузнецк, Магнитогорск, Череповец, Челябинск и др.) преобладают выбросы в атмосферу от стационарных источников (промышленные предприятия, крупные ТЭЦ). Аналогичная картина и в городах Ростовской области. Первое место с большим отрывом по выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников занимает Новочеркасск - около 273 тыс. т в год, из них 256 тыс. т приходится на городскую ГРЭС (для сравнения на втором месте по выбросам идет электродный завод -11 тыс. т/год). Такая неблагоприятная экологическая обстановка в городах приводит к резкому увеличению различных заболеваний городских жителей, в частности в Москве более 20% всех заболеваний связано именно с загрязнениями воздушного бассейна. Неблагоприятно в городах обстоит дело с водными объектами, которые сильно загрязнены промышленными и бытовыми стоками. Как видно 439
ГОР°л* из. табл. 56, в нашей стране список городов по сбросу сточных вод возглавляют Москва и Санкт- Петербург. Выбросы вредных веществ в атмосферу Ростовской области Выбросы вредных веществ в атмосферу по отдельным городам Ростовской области (1092 г.) Ростов-нв-Дону Новочеркасск Волгодонск Таганрог Красный Супин СауаьсК' Гукоао . Бел. Калитва !4BpnOffvK Миллероао Азов Новошахтмнск Шахты Батвйск Цимявнск •;\Л^ 'Vr'\*i ц*'^А'ЗВг!:-'г,'.^-^^..'.ч i.,J±ji!' ''"t-'JjIBo •tv - х*ы г-ОЯ -•л.; '• .17 S . 4 | ,.'-■ V> v 4 >А .--т. ~'Ю ... 3| * 1 6 U * 1 L S ^jW^r4 /«fck^-'r i - 1 а • 1 j 9 | lw I -..■1 a 7 1 A 1 1 » 1 1 *> 12' | =Lh ~T 41 » 1 D 1 1 -TT-i 273 3 r— 1 ill i mm 2 US з .4 Б 1 DOO Рис. 77. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу над территорией Ростовской области (А) и по отдельным городам (Б) в 1992 г.: 1 - общее количество выбросов, 2 ~ выбросы от стационарных источников, 3 - выбросы от автотранспорта 440
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА — ■ - ■-■■■—-■ —' ■ J *■ *— Так, только через канализационные сети Москвы ежегодно сбрасывается около 2,4 млрд т загрязненных сточных вод, что составляет почти 10% этой категории стоков в России. Довольно сложная обстановка сложилась в С.-Петербурге, где под угрозой экологической катастрофы оказались знаменитые петербургские фонтаны. По инициативе Петра I в 1720 г. началось сооружение Ропшинского водовода, подающего родниковые воды самотеком (в 25 км от Петергофа) в фо^т"*- ны. Этот проект уникального канала-водовода воплотил инженер В.Г.Туволков. Однако в 70-х годах на Ижорской возвышенности, где бьют родниковые воды, питающие фонтаны, был построен крупный животноводческий комплекс (3 свинофермы и ферма молодняка крупного рогатого скота на 60 тыс. голов). Навоз удаляется гидросмывом, т.е. объем жидких стоков в сутки составляет 1500 м3, вся эта жижа попадает в водоносные горизонты, питающие родники. В 1991 г. в городах, снабжающихся этими родниковыми водами (Петродворец, Ломоносов, Кронштадт), была отмечена вода с сильным запахом. Поэтому в 1993 г. провели бактериологические исследования воды из фонтанов, везде были обнаружены кишечные палочки (признак фекального загрязнения вод). Содержание в воде азота аммонийного возросло в 4- 7 раз, фосфатов - в 4-20 раз, обнаружены пестициды (до 3 мкг/л) (Федоров, 1994). Все это приводит к порче позолоты и разрушению мрамора знаменитого ансамбля фонтанов Петергофа. Возникает опасность заболеваний местного населения (тиф, сальмонеллез, холера), поэтому в ближайшее время необходимо убрать данный животноводческий комплекс с целью оздоровления окружающей среды. Однако экологические исследования на уровне городов и городских агломераций еще находятся на начальной стадии своего разви- 441
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА тия. Так, недавно сотрудниками МГУ и Биологического центра РАН (г. Пущино) начата разработка комплексной программы по экологии городов - "Экополис". Это позволит выработать конкретные мероприятия по оптимизации городской среды с точки зрения экологических и социально- психологических аспектов. 56. Сброс загрязненных сточных вод в водные объекты городов России в 1991 г. (по А.А.Шеховцову и др., 1993) Город Москва Санкт-Петербург Ангарск Красноярск | Самара Нижний Новгород Братск Дзержинск Архангельск Новосибирск Омск Грозный Екатеринбург Казань Ярославль Челябинск Саратов Уфа Волгоград Новокузнецк Ростов-на-Дону Кемерово Балаково Липецк Череповец Сброс сточных вод в водое- мы млн т/год 2394 1591 707 486 439 438 403 386 351 298 287 285 273 257 256 255 250 220 219 198 196 184 167 | 137 136 442
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА ■ 1 ■' ■ 1 ■ ■ ■ 1 Город Иваново Сыктывкар Тула Краснодар Воронеж Владивосток Новомосковск Калининград Иркутск Хабаровск Норильск Владимир Астрахань Пятигорск Ставрополь * 1. Г .1 -~-^ Сброс сточных вод в водое- мы млн т/год 133 131 119 119 118 114 113 113 111 103 102 94 89 73 1 48 Однако одним из самых эффективных и пока доступных средств оптимизации городской среды является озеленение. Во многих городах из-за загрязнения воздушного бассейна резко ухудшилось качество зеленых насаждений (в Москве повреждено хлорозом и некрозом около 20% древесно- кустарниковых насаждений). Известно, что зеленые растения могут быть не только чуткими индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, но и поглощать в значительных количествах вредные компоненты, т.е. выполнять оздоровительную функцию. На рис. 78 показана площадь зеленых насаждений в отдельных городах бывшего Союза (на 1 января 1989 г.). Видно, что в таких городах, как Киев, Вильнюс, Донецк, удельный вес зеленых насаждений значительный (51-70%), в то время как в других (Алма-Ата, Кишинев, Хабаровск, Москва, Рига) - весьма мал (14-22%). Все это показывает, что в некоторых городах в ближайшее время необходимо увеличить площадь зе- 443
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА леных насаждений, но с учетом таких свойств растений, как пыле-, дымо- и газоустойчивость. Наиболее устойчивыми к различным атмосферным загрязнителям являются: белая акация, тополь канадский, ольха клейкая, лещина, боярышник, калина и др. Проведенные исследования в г. Ташкенте по влиянию зеленых насаждений примаги- стральных территорий на концентрацию выхлопных газов автотранспорта показали, что наименьшая их концентрация фиксируется чл улицах (на расстоянии 50 м от магистрали) за двухрядной полосой зеленых насаждений из платана восточного и можжевельника виргинского. 3000 6000 9000 12000 1ММ 18000 21000 24000 70 60 40 20 0 % С" J -1 ЕЗЭ-2 Рис. 78. Площадь зеленых массивов и насаждений в отдельных городах бывшего Союза (на 1 января 1989 г.): 1 - площадь зеленых насаждений в пределах городской черты (га); 2 - удельный вес площади зеленых насаждении в общей площади земель в пределах городской черты (e7i) Пока активная защита городской среды (использование высокоэффективных газо- и пылеулавливающих устройств, применение безотходных и малоотходных технологий, переход на эко- 444
ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА логически чистые виды топлива и др. находится в начальной стадии своего развития, ее функцию уже сейчас смогут частично выполнить зеленые насаждения, способствующие созданию здоровой обстановки для человека в городах. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА - (антропоэкология) - комплексная наука (часть эколргии социальной), изучающая взаимодействие человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с постоянно осложняющейся динамичной средой обитания (Маркович, 1991, Агаджанян, 1988). Важнейшей задачей данной науки является раскрытие закономерностей производственно-экономического, целевого освоения и преобразования разнообразных географических ландшафтов под воздействием социальной деятельности человека, а также изучение естественных законов сохранения и развития здоровья людей в ходе такого освоения. Термин "экология человека" введен американскими учеными Р.Парком и Э.Бюргессом (1921). В СССР планомерные исследования в области экологии человека начались в 70-х годах нынешнего столетия, тесно взаимодействуя с общей экологией* Научно-технический прогресс, значительно расширивший возможности удовлетворения материальных и культурных потребностей человечества, вызвал небывалую активность техногенного воздействия на природную среду. Глобальных масштабов достигло загрязнение биосферы различными токсикантами, что поставило под угрозу весь земной шар и саму жизнь на планете. Различные загрязнители, мигрируя и аккумулируясь по трофическим цепям биологического круговорота веществ, в конечном итоге попадают в человеческий организм. Особенно от загрязнения воздушного бассейна страдают городские жители, в частности присутствие канцерогенных полицик- 445
ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА лических углеводородов (бенз(а)пирен, флюоран- трен и др.) сильно способствуют возникновению раковых новообразований, психических заболеваний и др. По данным А.В.Яблокова (1989), в бывшем СССР в зонах экологического кризиса (около 16% территории страны) продолжительность жизни на 10-15 лет меньше, чем по стране в целом. В районе экологической катастрофы в Приаралье - в 29 раз увеличилось количество больных брюшным тифом, я 7 раз - гепатитом и т.д. Нарушение экологического состояния природной среды привело к ежегодному росту (до 15%) общего количества генетически неполноценных детей. Различные заболевания часто связаны с повышенными концентрациями в окружающей среде различных антропогенных загрязнителей. Так, бензол вызывает рак крови, кадмий рак предстательной железы, мышьяк - рак кожи и печени, асбест — рак легких и др. В Японии широко известны такие заболевания как "Минамата" (избыток соединений ртути), приводящая к нервным расстройствам, параличу и нарушению психики, и "Итай-Итай*\ связанное с воздействием на человека загрязненных вод, содержащих в больших количествах кадмий, цинк, свинец, и приводящая к инсультам, повышению кровяного давления и т.д. (Лукашев, 1987). Как уже отмечалось, во многих городах бывшего СССР сложилась весьма неблагоприятная экологическая обстановка: из-за загрязнения воздуха и воды значительно возросло количество различных заболеваний (злокачественные новообразования, гипертоническая болезнь, ишемия сердца, болезни органов пищеварения, кожи и др.). Поскольку в крупных городах основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт* (50-75% от общего количества вы- 446
ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА бросов), то его выбросы отрицательно воздействуют на здоровье городских жителей (табл. 57). 57. Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека (по Х.Ф.Френчу, 1992) 9 ' ' | Вредные вещества | Окись углерода Свинец Окислы азота Озон Токсичны е выбросы (тяжелые металлы) Последствия воздействия на организм человека • Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, ««бывает сонливость, и может быть причиной потери сознания и смерти. Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и* других тканях, поэтому опасен в течение длительного времени. Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражать легкие, вызывать бронхит и пневмонию. Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит. Вызывают рак, нарушения половой системы и дефекты у новорожденных. Весьма неблагоприятна экологическая обстановка в городах, где имеются промышленные предприятия (нефтехимические, нефтеперерабатывающие, металлургические заводы, предприятия по переработке отработавшего ядерного топлива и др.), выбрасывающие в атмосферу токсичные вещества (углеводороды, бенз(а)пирен, фенолы, тя- 447
ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА желые металлы, радионуклиды). Так, в Иркутске, где предприятия по производству алюминия выбрасывают много вредных веществ в среду, у 100% детей, достигших 10-летнего возраста, рентгенологически определяются пороки опорно- двигательной системы. В условиях чрезвычайно опасного загрязнения в 50 городах России проживает до 700 тыс. детей. Возникли новые "химические" заболевания: алопеция (облысение) у детей в Черновцах, побрились "желтые дети'* в Алтайском крае у 28% новорожденных обнаружена тяжелая желтуха, а у 72% поражена центральная нервная система (Ревич, 1993). В городах Алтая "желтые дети" появились после уничтожения на полигонах ядерных ракет и пожаров на полиметаллических шахтах. Все это говорит о том, что загрязнение окружающей среды является одним из ведущих факторов, определяющих здоровье населения. Как видно на рис. 79, уровень заболеваемости верхних дыхательных путей взрослого населения (на 1000 чел.) с 1985 по 1988 гг. возрос во многих городах бывшего СССР, особенно в таких, как Черкассы, Донецк, Могилев, Санкт-Петербург и др. В этих же городах уровень заболеваемости детей верхними дыхательными путями, как и другими болезнями, по сравнению со взрослым населением больше в 3-4 раза. Например, в 1988 г. уровень заболеваемости верхних дыхательных путей взрослого населения (на 1000 чел.) в Архангельске составил 242, а у детей - 949, в Магнитогорске соответственно 204 и 942. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), значительная часть болезней (около 80%) является производной от состояния экологической обстановки в определенных регионах земного шара. Медико-экологические исследования в городах Сибири и Дальнего Востока показали, что загряз- 448
нение воздушного бассейна ведет к увеличению частоты спонтанных абортов и рождению детей с врожденными пороками развития. D-1I О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 количество заболеваний на 1000 чал. Рис. 79. Уровень заболеваемости верхних дыхательных путей взрослого населения (на 1000 чел.) по отдельным городам страны: 1 - на 1985 г. , 2 - на 1988 г. Так, в Нижнем Тагиле за период 1985-1988 гг. почти вдвое увеличилась детская смертность, в Тюменской области из-за вредных выбросов предприятий нефтяной и газовой промышленности 15. Прикладная экология 449
ЭКОТОКСИКАНТЫ возросла на 48% заболеваемость населения злокачественными новообразованиями, на 24% - раком желудка и т.д. В целом по России за последние два десятилетия смертность возросла на 25%, на 1000 смертных случаев число смертей от болезней органов кровообращения увеличилось с 381 до 552, от злокачественных образований - со 130 до 183. Установлена прямая связь между ухудшением экологической ситуации в некоторых регионах России и снижением условий жизни населения и показателей динамики здоровья. В последние годы за рубежом и в нашей стране в научных исследованиях особое внимание уделено разработке теоретических основ экологии человека. Зтой проблемой начали интенсивно заниматься в ряде институтов страны (Институт физиологии им. И.П.Павлова, Институт общей генетики РАН и др.)» где с помощью новейших методов изучаются типы воздействия факторов среды на организм человека. ЭКОТОКСИКАНТЫ - вредные химические вещества, загрязняющие окружающую среду и отравляющие находящиеся в ней живые организмы. Основными источниками поступления их в среду являются: предприятия химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, деревообрабатывающей, топливной и других промышленных отраслей; различные виды транспорта (особенно автомобильный); ТЭЦ и другие энергет!Гческие установки; сельскохозяйственное производство (минеральные удобрения, пестициды); АЭС и предприятия, использующие атомную энергию (радионуклиды) и т.д. На рис. 80 показаны 10 главных загрязнителей или экотоксикантов природной среды (графические символы заимствованы из "Альбома символов*' Г.Дрейфуса) и их негативные воздействия на жи- 450
ЭКОТОКСИКАНТЫ вые организмы, включая и человека. 1. УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ 2. ОКИСЬ ! УГЛЕРОДА 1 3. СЕРНИСТЫЙ , ГАЗ 4. ОКИСЛЫ АЗОТА 5. ФОСФАТЫ 6. РТУТЬ 7. СВИНЕЦ 8. НЕФТЬ 9. ДДТ И ДРУГИЕ ПЕСТИЦИДЫ 10. РАДИАЦИЯ ты $=$ V «4-< ш 9 t I # Образуется при сгорании всех видов 1 топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению 1 се температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями Образуется при неполном сгорании топлива. Может нарушить тепловой 1 баланс верхней атмосферы. | Содержится в дымах промышленных предприят;..". Вызывает обострение респираторных заболеваний, наносит вред растениям. Разъедает известняк 1 и некоторые ткани. Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорожденных. Способствуют чрезмерному разрастанию водной растительности. Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озерах. Один на опаспых загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Накапливается в организме и вредно действует на нервную систему. Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках. Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих. Очень токсичны для ракообразных. Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами. 1 В прсвышепио допустимых дозах приводят к злокачественным новообразованиям и генетическим мугаци- 1 ям. Рис. 80. Десять главных загрязнителей биосферы (Курьер ЮНЕСКО. 1973. Ml) 15ф 451
ЭКбТОКСИКАНТЫ , ,.,,.„ Перенос и рассеивание загрязнений в биосфере обусловлены не только абиотическими факторами (циркуляция атмосферы, почвенные раетворы, течения в бкеане и др.), они Поглощаются живыми организмами и, перемещаясь по пищевым цепям, увеличивают во много раз свои концентрации и оказывают вредное воздействие на природные экосистемы, живые организмы и человека. Создается угрожающее положение, когда живые организмы активно участвуют я ттспросТранении многих эко- токсикантов (см. биологическое накопление). Многие из указанных загрязнителей служат причиной возникновения некоторых глобальных экологических проблем: парникового эффекта (диоксид углерода, оксиды азота, фреоны), Кислотных дождей (диоксид серы), радиоактивного загрязнения и т.д. В настоящее время в мире зарегистрировано более 1500 типов пестицидов, но для живых существ особенно опасны своей токсичностью хло- рорганические (ДДТ и его метаболиты, метафос, ГХЦГ, трефлан и др.) ц, фосфорорганические пестициды. Применение последних в сельском хозяйстве, особенно на полях, граничащих с лесными массивами, приводило к массовой гибели диких птиц (особенно чувствительны скворцы, дрозды, дикие сидые голуби) (Жуковский и др. 1994). Среди тяжелых металлов особенно опасны для живых организмов кадмий и ртуть, вызывающие заболевания у людей ("Итай-Итай" и "Минама- та"). Ежегодный выброс кадмия в атмосферу во всем мире составляет около 8000 т (в том числе 5- 10% из природных источников). Многолетнее вдыхание воздуха с кадмийсодержащей пылью (иногда имеет место на промышленных предприятиях) вызывает заболевания легких и почек. Среди различных Типов ртутьсодержащйх соединений 452
экоцид особую опасность представляют органические, приводящие к психическим расстройствам, чувству усталости, поражению глаз, конвульсиям и т.д. Примером массовых отравлений этими соединениями ртути является катастрофа, цроизошедшая в 1971-1972 г. в Ираке, когда было съедено семенное зерно, обработанное ртутьсодержащими фунгицидами (отмечецо 6530 заболевших и 459 смертельных случаев). Мировое производство ртути - свыше 10000 т в год, она применяется в электронике, электрических батареях, в химической промышленности, в стоматологии и др. Выбросы ртути по всему миру уже составили примерно 40-50 тыс. т (примерно 4000 сброшено в моря). Причем в воде происходит бактериальное преобразование ртути в более опасную форму метилртуть. Один из проектов Международной программы "Человек и биосфера** (МАБ) - "Изучение загрязнения окружающей среды и его воздействие на биосферу" - как раз и посвящен борьбе с антропогенными экотоксикантами. Как отметил знаменитый генетик Н.В.Тимофеев-Ресовский, "...в конечном счете люди без биосферы или с плохо работающей биосферой не смогут существовать на Земле". ЭКОЦИД (биоцид, экологическая война) - преднамеренные воздействия человека на природу и окружающую среду в военных целях. Термин введен А.Гальстоном (1970), изучившим данное явление в Индокитае. Примером невиданных по масштабу разрушений природной среды полуострова Индокитай служат военные действия США в 1961-1975 гг. во Вьетнаме, Лаосе и Кампучии. Здесь была применена тактика "выжж+ян*н земли": проводились массированные €ем§*рдиро9КИ полуострова с применением напалма и химических средств. Подсчитано, что общее количество взрывчатых ве- 453
ществ, примененных американцами во время войны в Индокитае» эквивалентно 450 атомным бомбам того типа, которые были сброшены на Хиросиму и Нагасаки. В результате таких бомбардировок образовались огромные площади антропогенного бедленда (от англ. "дурные зeмли',) - около 30 млн воронок (глубиной до 6-9 м), в земле осталось более 400 тыс. бомб и 2 млн снарядов (Сытник и др., 1987). Все это привело к сильной эрозии почя. активизации оползневых процессов, возникновению селей и т.п., т.е. к полной деградации природных ландшафтов региона. Американские войска во Вьетнаме применили отравляющее вещество "эйджент оранж", причем над лесными массивами и посевами было распылено более 22 млн литров этого чрезвычайно токсичного дефолианта и арборицида (химическое вещество для уничтожения растительности). От применения "оранжевой смеси" на обширных площадях страны были уничтожены леса и посевы сельскохозяйственных культур. В Индокитае от использования военными химического оружия пострадало более 2 млн человек. Помимо химических средств американцы использовали также мощные бульдозеры, которые под "корень" срезали массивы влажных тропических лесов вместе с почвой; только во Вьетнаме таким путем ежедневно уничтожалось до 40 га лесов. Такая "экологическая война" привела к уничтожению на огромных площадях лесных массивов вместе с населяющими их животными. Войска США применяли в Юго-Восточной Азии и другие экологические воздействия на природную среду, в частности искусственное вызывание обильных осадков с помощью забрасывания самолетами в облака тонкодисперсных йодистых соединений серебра, свинца и различных компонентов (операция под кодовым названием "Голубой Нил"). Такие дожди продлевали муссонный иери- 454
экоцид од» вызывая значительный подъем уровня воды в реках, что сопровождалось прорывами защитных дамб, затоплением и разрушением населенных пунктов (Сешагири, 1983). Кроме вышеописанных видов воздействия на природу в военных целях, имеются разработки и других методов: инициирование разрушительных ураганов и бурь с приданием им траектории заданного направления, вызов землетрясений и активизация вулканической деятельности, способствование возникновению катастрофических оползней, снежных лавин, волн цунами и т.д. Современные войны сопровождаются крупномасштабными разрушениями окружающей среды, что в достаточной мере продемонстрировали конфликты во Вьетнаме, Афганистане и Персидском заливе. Так, война а Персидском заливе (1991 г.) привела к крупнейшей экологической катастрофе. Ирак сбросил в воды залива 1,7 млн т нефти, период "жизни" которой составляет около 10 лет. Более 550 нефтяных скважин на территории Кувейта, подожженные военными Ирака, в течение нескольких месяцев выбрасывали в атмосферу ежедневно 125 тыс. т продуктов горения нефти (канцерогенные вещества), переносимые на тысячи километров (Оксенгендлер, 1992). И пожары, и колоссальный разлив нефти (2500 км2) повлекли за собой глобальные последствия: задымление огромных территорий и выпадение токсичных осадков; возможные изменения климата; сокращение лова рыбы и ухудшение водоснабжения стран Персидского залива, разрушение природных экосистем и др. Это также привело к интенсивному химическому загрязнению одного из основных в мире мест зимовок птиц, к их заболеваниям и массовой гибели; былр нарушено экологическое равновесие и состояние трофических связей в крупнейших водоемах, в том числе и на территории нашей страны. Хотя еще в 1974 г. Генераль- 455
ЭКСПЕРТИЗА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ная ассамблея ООН приняла Международную Конвенцию па запрещению использования нарушения окружающей среды в военных целях, до сих пор еще возникают крупные военные конфликты, приводящие к региональным и глобальным экологическим катастрофам. ЭКСПЕРТИЗА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ оценка воздействия на окружающую среду, природные ресурсы и здоровье людей комплекса промышленно- хозяйственных и других объектов. Эколого-геота- фическая экспертиза рассматривается как "средство изучения негативных последствий хозяйственной деятельности человека для окружающей среды или выявления соответствия проекта требованиям охраны природы путем координации природоохранных программ с планами экономического развития" (Экоинформатика, 1992, с. 189). Промышленно развитые страны, раньше столкнувшиеся с проблемой ухудшения состояния природной среды, были вынуждены начать разработку методики и системы экспертиз. Они начали проводиться с 1965 г. в Японии, с 1970 г. в США, с 1973 г. - Канаде, с 1976 г. - во Франции и Испании, с 1977 г. •*- в Нидерландах, с 1979 г. - в Китае и т.д. В нашей стране экспертные комиссии при Госкомприроде были созданы лишь в 1988 г. В настоящее время для оценки воздействия на окружающую среду антропогенных факторов используется шесть специальных методов: групповой экспертизы, "контрольного спислат\ картографического наложения, блок-схемы, матричный и моделирование. Последние два метода широко применяются при экологических экспертизах в зарубежных странах. Так, при матричном методе в матрицу включают информацию: по компонентам природной среды (климатические параметры - температура, влажность, ветер; земельные ресурсы; водные объекты и т.п.), по видам хозяйствен- 45в
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ ной деятельности (шахты, обогатительные фабрики) с указанием индикаторов техногенного воздействия. Например» в США при проведении экспертизы различных проектов хозяйственных сооружений используются матрицы» в которые вводятся более 80 компонентов окружающей среды с учетом типов воздействий (шум» вибрация» отаалы, лесоразработки и др.). Различные типы экспертиз имеют свои особенности, в частности экспертиза технологии предусматривает малоотходность процесса в сравнении с выработанными нормативами, а техники - определение ее степени ресурсоемкости и экосовмести- масти. Так, обычный гусеничный транспорт не пригоден для работы в тундровой зоне, поскольку разрушает мохово-лшшшниковый покров, на восстановление которого требуются десятилетия. В тундре и лесотундре Таймыра вездеходами при строительстве газопроводов и ЛЭП повреждено более 770 тыс. га оленьих пастбищ. В Канаде для работ в тундре используются вездеходы на воздушных подушках, благодаря которым после 20- разового проезда остается Лишь слабо заметный след. В таких странах, как Япония, США, Франция, Канада при проведении экспертиз точность прогнозов оказалась довольно высокой, лишь 7% прогнозов полностью не оправдались (Антипов и др., 1992). Поэтому наша страна при проведении экспертиз комиссиями при Госкомприроде России должна учитывать богатый зарубежный опыт, но пока рассмотрено лишь 60 проектов. Это экспертизы по Туруханской ГЭС и водохранилищу, по перспективам дальнейшего развития г. Северобай- кальска и др. ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ (тепличный, оранжерейный) - постепенное потепление климата на нашей планете в результате увеличения концентрации в атмосфере антропогенных примесей (диоксида уг 457
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ лерода, метана, оксида азота» озона» фреонов), которые, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы излучается обратно к земной поверхности, создавая парниковый или тепличный эффект. Основным источником С02 антропогенного происхождения является сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ и др.) ежегодно более 9 млрд т условного топлива. Во всем мире в конце 80-х годов выбрасывалось в атмосферу около 6 млрд т диоксида углерода, что составило более 1 т на каждого жителя планеты. Интересны показатели его выброса по отдельным странам (табл. 58). С начала нынешнего века увеличение выбросов С02 в атмосферу составляло ежегодно 4-5%. По оценкам экспертов ЮНЕСКО, выбросы С02 в атмосферу в Северной Америке в 6 раз больше, чем в Африке и в 9 раз больше, чем в юго-восточной Азии. В последние десятилетия стало отмечаться постепенное возрастание в атмосфере содержания метана (в среднем около 1% в год). Это связано как с природными факторами (болота), так и с антропогенными причинами (сжигание биомассы, рисовые поля, крупный рогатый скот и пр.). Установлено, что рисовые поля Китая поставляют в земную атмосферу метана в 4-10 раз больше, чем такие же угодья в США и Европе. Наибольшее количество метана выделяют крупный рогатый скот (74% от всех видов животных) и овцы, козы (13%); поэтому в ряде зарубежных стран осуществляются работы по снижению интенсивности выделения домашним скотом метана с помощью применения ингибиторов. Значительное количество метана поставляет горное производство: ежегодно на угольных месторождениях мира в шахтах выбрасывается от 34 до 46 -10е т метана. Поэтому для предотвращения негативного экологиче- 458
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ ——~—————- ■■ »—■ ского воздействия выбросов метана на среду планируется до 2000 г. сокращение его выбросов до 30 млн т/год, а также работы по утилизации каптируемого газа. 58. Показатели, характеризующие выбросы углерода при сжигании ископаемых видов топлива (на 1987 г.) Страна США Канада Австралия СССР Саудовская Аравия Польша ФРГ Великобритания Япония Италия Франция Южная Корея Мексика Китай АРЕ Бразилия Индия Индонезия Нигерия Заир Весь мир: Объем выбросов, млн т 1224 110 65 1035 45 128 182 156 251 102 95 44 80 594 21 53 1 151 , 28 9 1 5599 Объем выбросов на nvury населения,т 5,03 4,24 4,00 3,68 3,60 3,38 2,98 2,73 2,12 1,78 1,70 1Д4 0,96 | 0,56 0,41 0,38 0,19 0,16 0,09 0,03 1 1,08 Увеличение содержания в атмосфере оксида азота (примерно 0,3% ежегодно) объясняется в основном возрастанием производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Фреоны (или хлорфторуглероды) широко приме- 459
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ няются в промышленном производстве и их выбросы в мире достигают 1,4 млн т (при ежегодном росте 4%). В табл. 59 показаны изменения концентраций основных парниковых газов в атмосфере. Видно, что по сравнению с углекислым газом отмечается довольно быстрый рост содержания метана, и фреонов, способствующих формированию парникового эффекта. Причем в течение предстоящих десятилетий существенный вклад будет вносить метан, тогда км влияние долгожи- вущих (оксида азота и фреонов) проявится на протяжении более продолжительного интервала времени. 59. Изменение концентрации основных парниковых газов в атмосфере Земли (по К.Я.Кондратьеву, 1990) Концентрация Доиндустриальноя ксящентрация Современная концентрация Ежегодный рост концентрации Время жизни Диоксид углерода 280 млн-1 354 млн"1 1,6 МЛН"1 50-200 1 1 1=^Е Метан 0,79 млн"1 1,72 ^лн'1 0,15 млн-1 10 Фреон- 12 0 484 трлн-1 17 трлн"1 130 Оксид азота 288 млрд"1 310 млрд"1 8 млрд"1 150 Примечание: 1 млн"1 равен 1 молекуле газа на 1 млн молекул воздуха. По данным Г.С.Голицына (1990), за период с 1880 по 1980 гг. вклад парниковых газов в глобальное потепление климата составил: диоксида углерода - 6в%, метана 18%, фрееиев 8%, оксида азота - 3% и остальных газов - 5%. Однако, увеличение концентрации перечисленных газов по разному влияет на величину парникового аффекта, что определяется особенностями погло- 460
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ щения самой молекулы газа. Так, вычисленное воздействие на 1 молекулу воздуха на парниковый эффект в 25 раз интенсивнее, чем в случае с СОг, а молекула фреона эффективнее в 11000 раз. Отмеченные обстоятельства играют существенную роль в глобальном потеплении климата, в связи с ростом концентраций метана и фреонсЗв в атмосфере Земли. Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндуст- риальным периодом (концом XIX столетия) средняя глобальная температура воздуха повысилась на 0,5- 0,6°С. К началу 2000 г. это повышение составит уже 1,2°С, а к 2025 г. может достигнуть 2,2-2,5°С (Будыко и др., 1989). Парниковый эффект для биосферы Земли имеет как отрицательные, так и положительные экологические последствия. Отрицательные последствия парникового эффекта. Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется повышение уровня Мирового океана в условиях потепления климата нашей планеты. Основные причины: таяние материковых и горных ледников, морских льдов, тепловое расширение океана и т.п. Поэтому во многих странах проводятся работы по моделированию экологических последствий повышения уровня океана. В настоящее время повышение уровня моря достигает примерно 25 см за 100 лет. При значительном повышении температуры воздуха (более 1,5-2°С) площадь горного оледенения, площадь и толщина морских льдов начнут интенсивно уменьшаться» что приведет к катастрофическому повышению уровня океана (к концу XXI в. оно составит 0,5-2 м). Все это приведет к возникновению сложных экологических и социально-экономических проблем: затопление приморских равнин, усиление абразионных процессов» ухудшение водоснабжения приморских городов, деградация мангровой 461
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ растительности и т.п. Подсчитано» что подъем уровня океана на 1 м вызовет затопление 20% территории Бангладеш и сельхозугодий Египта» пострадают многие крупные приморские города Китая, катастрофическим наводнениям подвергнется Венеция (Пью, 1991). К отрицательным последствиям парникового эффекта локального характера, особенно для России, где почти 50% ее территории занято много- летнемерзлыми поро^ми (вечной мерзлотой) можно отнести: увеличение сезонного протаивания грунтов, что создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, активизация процессов термокарста, заболачивание, ухудшение состояния лесных массивов на вечной мерзлоте и др. По линии ЮНЕСКО начала осуществляться Международная программа "Глобальная система наблюдений за уровнем моря" (ГЛОСС), которая в будущем поможет уменьшить негативные последствия значительного повышения уровня Мирового океана на прибрежные экосистемы. Положительные экологические последствия. Несмотря на вышеперечисленные негативные последствия, парниковый эффект может иметь и положительные, в частности на лесные экосистемы и в целом на сельское хозяйство, что особенно важно с учетом демографического роста населения Земли. Так, при глобальном потеплении климата будет отмечаться увеличение испарения с поверхности океана и связанное с ним "возрастание увлажнения климата, особенно важное для аридных областей. Повышение концентрации С02 в атмосфере может увеличить интенсивность фотосинтеза и, значит, способствовать увеличению продуктивности как естественных лесных формаций (пока исследования проведены по австралийским дождевым и эвкалиптовым лесам), так и культурных растений. Среди последних особенно 462
ЭФФЕКТ ПАРНИКОВЫЙ можно ожидать повышения продуктивности у С3 - растений, у которых первичным продуктом фотосинтеза являются трехуглеродные соединения (пшеница, картофель, сахарная свекла, подсолнечник). Несколько меньшее влияние окажет повышение концентрации СОг на растения - С4 (кукуруза, сорго, просо, сахарный тростник), но и у них будут фиксироваться морфологические изменения: рост, увеличение площади листа и др. (Яншин и др., 1994). В ряде стран (Великобритания, США, Швеция, Австралия, Австрия) проведены лабораторные эксперименты по изучению ряда культурных растений в условиях повышенных концентраций С02 (от 330 до 660 млн"1). Установлено, что при удвоении концентрации углекислого газа у многих растений уменьшается величина транспирации, увеличивается листовая поверхность (у сорго на 29%, у кукурузы - на 40%), возрастает биомасса (у молодых растений до 40%), а самое главное - увеличивается урожайность основных сельскохозяйственных культур. Так, возрастает урожайность хлопка на 124%, помидоров и баклажан - на 40%, пшеницы, риса и подсолнечника - на 20%, фасоли, гороха и сои - на 43% и т.д. Значит, в целом парниковый эффект будет иметь положительный момент для развития сельского хозяйства, что поможет в будущем обеспечить возрастающее население планеты необходимыми пищевыми ресурсами (Вронский, 1993; Парниковый эффект.., 1989). Проведено моделирование по воздействию парникового эффекта на развитие сельскохозяйственного производства в России, в частности, антропогенное обогащение атмосферы СОз может в целом сыграть весьма важную роль при решении наших продовольственных проблем. Хотя в некоторых районах страны это может привести к аридизации клима- 463
ЯДЕРНАЯ КАТАСТРОФА та, а значит к ухудшению условий выращивания сельхозкультур, но при повышении почвенного плодородия до оптимального уровня возможен рост продуктивности земледелия во всех районах России без исключения. В среднем по стране урожайность зерновых может возрасти на 67%, кормовых трав - на 95% (Сиротенко, Павлова, 1994). Таким образом, несмотря на положительные последствия парникового эффекта для наземных экосистем, только одна проблема - поящем уровня Мирового океана может отрицательно повлиять на жизнь населения более 30 стран. Поэтому по линии ЮНЕСКО, ФАО, ЮНЕП уже действует Межправительственный комитет по предотвращению глобального потепления климата, который уже проводи* оценку ущерба при затоплении прибрежных территорий, при ухудшении качества водных ресурсов, ведет поиск экологически чистых альтернативных источников энергии и т.д. ТДЕРНАЯ КАТАСТРОФА (военная биосферная катастрофа) глобальные экологические последствия применения оружия массового уничтожения (ядерного, химического, биологического), что в конечном итоге приведет к разрушению основных природных экосистем Земли. В настоящее время мощность накопленных запасов ядерного оружия в мире составляет около 16-18 -109 т, т.е. на каждого жителя планеты приходится более 3,5 т тро- тилорого эквивалента (Рябчиков, 1987). Поэтому в ряде стран (США, Канада, Англия, "'Германия и др.) проведены исследования по оценке последствий ядерной войны на биосферу в целом, в частности смоделировано более 20 различных сценариев. При ядерной катастрофе суммарная мощность взрывов может находиться в пределах от 6500 Мт (базовый сценарий) до 10-12 тыс. Мт (жесткий сценарий). Аналогичные работы проведены в Вычислительном центре Российской АН; опублико- 464
ЯДЕРНАЯ КАТАСТРОФА ваны различные варианты сценариев ядерной катастрофы в работах М.И.Будыко, Ю.А.Израэля, Г.С.Голицына, К.Я.Кондратьева и др. Результаты проведенных исследований по данной проблеме указдоают на недопустимость ядерной войны, которая с неизбежностью приведет к глобальным изменениям» климата и к деградации биосферы в целом (табл. 60). 60. Геофизические (экологические) последствия основные крупномасштабных поражающих факторов ядерных взрывов (Будыко и др., 1986) Основные крупномасштабные эффекты (поражающие факторы) 1. Загрязнение биосферы' радиоактивными продук- 2. Загрязнение атмосферы аэрозольными продуктами 3. Загрязнение атмосферы различными газообразными веществами (метаном, этиленом и др.) тропосферы верхней атмосферы 4. Изменение альбедо земной поверхности Возможные геофизические последствия Изменение электрических свойств атмосферы, изменение погоды. Изменение свойств ионосферы. Изменение радиационных свойств атмосферы. Изменение погоды и климата. Изменение радиационных свойств атмосферы, изменение погоды и климата. Изменение радиационных свойств верхней атмосферы, нарушение озонного слоя. Изменение возможности прохождения Уф- из л учения, изменение климата. Изменение климата. Г 465
ЯДЕРНАЯ КАТАСТРОФА Видно, что среди возможных геофизических (экологических) последствий применения ядерного оружия следует выделить: массовые радиационные и иные поражения, изменения погоды и климата, разрушение озонового слоя, нарушение состояния ионосферы и т.п. К этому необходимо добавить сильное загрязнение атмосферы аэрозольными и газообразными частицами, возникшими в результате как взрывов, так и многочисленных пожаров. По данным М.И.Будыко и г^р (1986) при ядерной войне даже при мощности взрыва 5000 Мт в атмосферу поступит 9,6 -108 т аэрозолей, из которых 80% проникнет в стратосферу. Наличие в атмосфере огромного количества аэрозолей, газообразных примесей и дыма ядерных пожаров - все это приведет к уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности и, конечно, к понижению температуры воздуха на планете примерно на 15°С ("ядерная зима**). Ожидаемое среднее понижение температуры воздуха над континентами северного полушария будет составлять более 20°С. такой крупный ядерный конфликт коренным образом повлияет на климат в виде наступления темноты ("ядерная ночь"), изменит глобальную циркуляцию воздуха и т.д. Следствиями этого будут: прекращение процесса фотосинтеза, вымораживание и уничтожение растительности на огромных территориях, гибель посевов сельскохозяйственных культур и в конечном итоге гибель всего живого и человеческой цивилизации. Также к последствиям ядерных взрывов следует добавить еще радиацию от разрушенных АЭС (более 420), при этом 85% их расположено именно в северном полушарии. По расчетам медиков, при реализации только базового сценария в северном полушарии около 60% населения сразу погибнет от ударной волны, ожогов и летальной дозы радиации, 25% будут поражены ионизирующей ра- 466
ЯДЕРНАЯ КАТАСТРОФА диацией и т.д., т.е. будет поставлена под сомнение возможность существования Человека как биологического вида. Основным путем предотвращения глобальной экологической катастрофы является ликвидация всех видов оружия массового уничтожения, что сможет предотвратить малейшую возможность ядерной войны, в которой не будет ни победителей, ни побежденных. Также для уменьшения вероятности непреднамеренного самт^чичтожения населения Земли необходимо значительно расширить экологические исследования последствий применения ядерного и другого вида оружия. Как отмечает Н.Н.Моисеев (1990, с, 307), "до существу все собственно экологические проблемы сводятся к соизмерению'своих действии < возможностями окружающей среды'9.
ЛИТЕРАТУРА Абакумов ВА., Свирская Н.Л., Иголкина БД. Закисление озер Карелии и водные биоценозы // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Вып. 6. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, С. 179- 185. Авакян А.Б., Салтанкин ВЛ„ Шарапов ВА. Водохранилища. М.: Мысль, 1987. 325 с. Агаджанян НА. От биоэкологии к нооэкологии // Природа. 1988. № 9. С. 4-9.. Агаханянц О.Е. Ботаническая география. Минск: Высш.шт., 1986. 175 с. Агаханянц О.Е. Биогеография. Минск: Выош.шк. 1992. 152 с. Адаменко В.Н., Кондратьев КЛ.9 Синяков СА. Выпадение из атмосферы металлов на северном полюсе в сравнении с фоновыми районами северо- запада Европы // Изв. ВГО. 1991. Т. 123. Вып. 4. С. 316-322. Адегбехин Дж.Щ„ Нвайгбо Л.К. Ресурсы мангровых экосистем Нигерии: проблемы рационального использования и охраны // Природа и ресурсы. 1990. Т.26. № 3-4. С.2-11. Ананян В.Л., Араратян Л А,, Манакян ВА. Накопление химических элементов и радионуклидов мхами7/ Экология. 1991. № 2. С.82-85^ Андрюков В.П., Пудовкина И.Б. Уровни загрязнения воздуха городов системы глобального мониторинга окружающей среды в сравнении с критическими значениями загрязнения воздуха // Метеорология и гидрология. 1992. № 7. С. 116-120. Актипов А.Н., Блануца ВМ. и др. Географическая экспертиза хозяйственного освоения территорий. НоЕосибирек: Наука, 1992. 224 р. 408
ЛИТЕРАТУРА Артамонов ВЛ. Зеленые оракулы. М.: Мысль, 1989. 190 с. Бабаханян МЛ., Аствацатрян Н.З. и др. Возможности гидропонной технологии лекарственных растений // Растительные ресурсы. 1992. Т. 28. Вып. 4. С. 104-109. ' Бабкина ЭЛ., Коротова ЛТ., Шлычкова ВЛ. Обоснование перечня пестицидов, подлежащих приоритетному контролю в объектах природной среды // Метеорология и гтт*,рология. 1993. № 7. С. 92-99. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность почвенно-растительных формаций СССР // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1986. № 2. С. 49-67. Базилевич Н.И., Родцн JIJS., Розов Н.Н. Сколько весит живое вещество'планеты? // Природа. 1971. № 1. С. 46-53. Базилевич НЛ., Дроздов АЛ., Злопгин Р.И. Географические особенности продукционных и де- струкционных процессов в ландшафтах северной Евразии // Изв. РАН. Сер. географ. 1993. № 4. С. 5-21. Баррет С. Нашествие водных сорняков // В мире науки: Пер. с англ. 1989. № 12. С. 52-60. Белов СЛ., Барбинов ФА., Козьяков А.Ф. и др. Охрана окружающей среды* М.: Высш. шк., 1991. 319 с. Белоконь Л.С., Яншин АЛ. Современное состояние проблемы экологии человека // Изв. ВГО. 1991. Т. 123. Вып. 2. С. 113-121. Белоцерковский МJD.» Добровольская HJT. и др. Эрозионные процессы на европейской части СССР, их количественная оценка и районирование // Вестник МГУ. Сер. географ. 1990. № 2. С. 37-46. Белые ннтна ногоды // Курьер ЮНЕСКО. 1973. № 8-9. С.4-66. Берд Э. Изменения береговой линии / Пер. с 469
ЛИТЕРАТУРА англ. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. 255 с. Бердыш ЮЛ. Снижаем объемы применения пестицидов // Защита растений. 1991. № 3. С.7-8. Бердлянд MJE., Назаров ИМ., Черников АЛ. Глобальная служба атмосферы Всемирной метеорологической организации // Метеорология и гидрология. 1993. № 8. С.5-7. Бигон М., Харпер Дж„ Таунсенд К. Экология (особи, популяции и сообщества) / Пер. с англ. Т.1-2. М.: Мир, 1989. 667 и 1"? с. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Пер. с нем. Под ред. Р.Шуберта. М.: Мир, 1988. 350 с. Богданова МД. Об устойчивости почв к кислотным воздействиям и опыт составления прогнозной карты // Вестник МГУ. Сер. географ. 1991. № 2.* С.71-79. Болин Б. Круговорот углерода // Биосфера: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. С.91-104. Брандш Э. Конец эры хлорфторуглеродов // Химические технологии. 1991. № 11. С. 12-14. Браун Л., Флейвин X., Джекобсон Д. и др. Мир 80-х годов / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1989. 496 с. Будьков СТ. Мы обязаны спасти Волгу // География в школе. 1994. № 5. С. 16-20. Будыко МЛ. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. 327 с. Будыко МЛ., Голицын Г.С., Израиль ЮЛ. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат, 1986. 159 с. Будыко МЛ., Ефимова НЛ., Локшина И.Ю. Ожидаемые антропогенные изменения глобального климата // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1989. № 5. С.45-55. Будьков СТ. Атомная энергетика: вчера, сегодня, завтра // География в школе. 1993. № 5. С. 2-6. 470
ЛИТЕРАТУРА Букштынов АД., Грошев Б.И., Крылов TJ5. Леса. М.: Мысль, 1981. 315 с. Вальтер Г. Растительность земного шара / Пер. с нем. Т. 1-3. М.: Прогресс, 1968, 1974, 1975. 551, 423 и 428 с. Вальтер Г. Общая геоботаника / Пер. с нем. М.: Мир, 1982. 261 с. Варга АА. Геоэкологические и методические проблемы изучения деформаций оснований высоких плотин // Геоэкология. 1993. У 1. С.30-42. Величко АА., Нечаев В.П. К оценке динамики зоны многолетней мерзлоты в северной Евразии при глобальном потеплении климата // Докл. РАН. 1992. Т.324. № 3. С.667-671. Вендров CJI. Жизнь наших рек. Д.: Гидроме- теоиздат, 1986. 112 с. Верболов В.И., Синюкович В.Н., Карпышева НЛ. Изменение водного режима Байкала после строительства Иркутской ГЭС // География и природные ресурсы. 1992. № 1. С.50-56. Вернадский ВЛ. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965.374 с. Вернадский ВЛ. Биосфера (избранные труды по биохимии). М.: Мысль, 1967. 374 с. Вернадский В.И. и современность / Под ред. Б.С.Соколова и А.Л.Яншина. М.: Наука, 1986. 230 с. Вомперский С.Э. Биосферное значение болот в углеродном цикле // Природа. 1994. № 7. С.44-50. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии. М.: Изд-во МГУ. 1987. 262 с. Воронов А.Г., Дроздов НЛ., Мяло ЕТ. Биогеография мира. М.: Высш. шк., 1985. 271 с. Войткевич ГЗ., Вронский В А. Основы учения о биосфере. М.: Просвещение, 1989. 160 с. Врис ФДж. Поющие гусеницы, муравьи и симбиоз // В мире науки: Пер. с англ. 1992. № 11- 12. С.160-166. 471
ЛИТЕРАТУРА Вронский ВА* Живое вещество планеты: биомасса суши // Биология в школе. 1989 (а). № 5. С.5-10. Вронский ВА. Влияние человека на окружающую природную среду // География в школе. 1989 (б). № 6. С.4-10. Вронский ВА. Экологические последствия загрязнения атмосферы // География в школе. 1991 (а). № 2. С.9-13. Вронский ВА. Круговорот веществ в биосфере: экологический аспект // Биология с —коле. 1991 (б), № 3. С.7-14. Вронский ВА. Антропогенное загрязнение атмосферы и растения // Биология в школе. 1992. № 3-4. С.7-11. Вронский ВА. Экологические последствия парникового эффекта // Биология в школе. 1993. № 3. С.13-15. Вронский ВА. Экологический словарь- справочник. Ростов-на-Дону: Изд*во Обл. ИУУ, 1994. 70 с. Вронский ВА. Популярная экология от А до Я // География в школе. 1993. № 3; 1994. № 3 и № 6; 1995. № 3. Вронский ВА. Экологические проблемы южных морей России // Биология в школе. 1995. № 3. С.10-14. Вронский ВА., Букреева Г.Ф. Моделирование палеоклиматов и палеоландшафтов аридных районов (на примере южных морей СССР) J/ Изв. ВГО. 1991. Т.123 Вып. 3. С.256-262. Вронский ВА., Мельникова Н.Э. Экологические аспекты использования природных ресурсов таежной зоны европейской чдсти СССР // География и природные ресурсы. 1989. № 1. С.5-13. Вудмэнси БМ., Дайер МЛ., Джексон В. и др. Сельскохозяйственные экосистемы / Пер. с англ. М.: Агропромиздат, 1987. 223 с. 472
ЛИТЕРАТУРА Высокогорные экосистемы под воздействием человека / под ред. Н.Л.Цепковой. М.: Гидроме- теоиздат, 1991. 180 с. Галазий ГЛ. Байкал в вопросах и ответах. М.: Мысль, 1988. 285 с. Гассер Ч.С., Фрейли Р.Т. Трансгенные культурные растения // В мире науки: Пер. с англ. 1992. № 8. С.24-30. Геннадиев АЛ., Герасимова МЛ. и др. Скорость почвообразования и допустимые нормы эрозии почв // Вестник МГУ. Сер. географ. 1987. № 3. С.31-36. Географический справочник. Вып.2. М.: Школа-Пресс, 1993. 64 с. Географическое обоснование экологических экспертиз / Под ред. Т.В.Звонковой. М.: Изд-во МГУ, 1985. 208 с. Герасимов ИЛ. Научные основы современного мониторинга окружающей среды // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1975. № 3. С.13-25. Герасимов ИЛ. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии мира. М.: Наука, 1985. 247 с. Гиляров AM. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 1990. 191 с. Гительзон ИЛ., Лисовский ГМ. Экспериментальное моделирование биосферы и ноосферы // Вестник РАН. 1994. Т.64. № 10. С.893-898. Г лазовская МА. Биогеохимическая организованность экологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах как критерий их устойчивости // Изв. РАН. Сер. географ. 1992. № 5. С.5-12. Глазовский Н.Ф. Аральский кризис. Причины возникновения и пути выхода. М.: Наука, 1990. 136 с. Голицын Г.С. Парниковый эффект и изменения 473
ЛИТЕРАТУРА климата // Природа. 1990. № 7. С. 17-24. Голли Ф., Хэдли М. Тропический лес: сила и слабость // Курьер ЮНЕСКО. 1981. № 5. С. 13-16. Головлева Л А. Детоксикация пестицидов микроорганизмами // Защита растений. 1992. № 8. С. 7-8. Голосов В.Н., Иванова НЛ. Некоторые причины отмирания речной сети в условиях интенсивного сельскохозяйственного освоения земель // Водные ресурсы. 1993. Т.20. № 6. С.684-688. Голоудин PJf.f Димент КА. О загрязнении дна Ладожского озера промстоками Приозерного ЦБК // Изв. РГО. 1992. Т.124. Вып. 1. С.63-65. Голубая планета океан // Курьер ЮНЕСКО. 1986. № 3. С.3-39. Голубев ГЛ. О глобальных и внутрисоюзных проблемах окружающей среды // Вестник МГУ. Сер. географ. 1991. № 2. С.3-9. Голубое БЛ. Аномальный подъем уровня Каспийского моря и техногенная дестабилизация недр // Изв. РАН. Сер. географ. 1994. № 1. С.59-74. Горшков С/7. Земельные ресурсы мира: антропогенные воздействия. М.: Знание, 1987. 48 с. Грацианский АЛ. Природа Средиземноморья. М.: Мысль, 1971. 510 с. Грейдел Т., Крутцен J7. Меняющаяся атмосфера // В мире науки: Пер. с англ. 1989. №11. С.16-25. Григорьев АлА. Экологические урожи исторического прошлого и современности. Л.: Наука, 1991. 252 с. Гржимек Б. Дикое животное и человек / Пер. с нем. М.: Мысль, 1982. 255 с. Гринберг AM. Космические методы изучения биосферы // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1989. № 1. С.135-138. Гриффите М. Утконос // В мире науки: Пер. с 474
ЛИТЕРАТУРА англ. 1988. № 7. С.42-49. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды / Пер. с айгл. М.: Мир, 1979. 200 с. Дажо Р. Основы экологии / Пер. с франц. М.: Прогресс, 1975. 415 с,. Данилов-Данильян В.И., Горшков В.Г., Арский ЮМ. и др. Окружающая среда между прошлым и будущим: мир и Россия (опыт эколого-экономи- ческого анализа). М.: ВИНИТИ, 1994. 133 с. Дедю ИЛ. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Глав. ред. МСЭ, 1989. 408 с. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М.: Высш. шк., 1989. 320 с. Дончева А.В., Казаков JIJC., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды. М.: Экология, 1992. 256 с. Достровский И. Химическое топливо от Солнца // В мире науки: Пер. с англ. 1992. № 2. С.44-50. Дре Ф. Экология / Пер. с франц. М.: Атомиз- дат, 1976. 168 с. Дрост Б. Международное сотрудничество в рамках программы "Человек и биосфера" // Природа и ресурсы. 1989. Т.25. № 1-4. С.3-8. Дювиньо Л"., Тане М. Биосфера и место в ней человека / Пер. с франц. М.: Прогресс, 1973. 267 с. Ефремов ЮЖ., Хозин Г.С. Всемирная стратегия охраны природы. М.: Знание, 1981. 48 с/ Жигалин АД. Техногенные физические поля // Природа. 1993. № 2. С. 15-23. Жизнь животных. Т.1. М.: Просвещение, 1987. 448 с. Жизнь растений. Т. 1-5. М.: Просвещение, 1974-1981. Жуковский Ю.Г.> Фарцейгер AT. и др. О высокой токсичности фосфорорганических пестицидов для диких голубей // Экология. 1994. № 5-6. С.93-95. 475
ЛИТЕРАТУРА Жунгиету ГЛ., Жунгиету ИЛ. Химическая экология высших растений. Кишинев: Штиинца, 1991. 200 с. Забелина НМ. Национальный парк. М.: Мысль, 1987. 170 с. Зайденварг В.Е., Айруни А.Т. Роль добычи угля в глобальном загрязнении биосферы метаном // Уголь. 1993. № 1. С.6-10. Зайцев ЮЛ. Жизнь морской поверхности. Киев: Наукова думка, J974. 110 с. Заповедники Украины и Молдавии. М.: Мысль, IQ87. 271 с. Захаров П.С. Эрозия почв и меры борьбы с ней. М.: Колос, 1971. Защита атмосферы от промышленных загрязнений (справочник) / Пер. с англ. 4.1-2. М.: Металлургия, 1988. 760 и 712 с. Зейболд Е.9 Бергер В. Дно океана / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 320 с. Злотина Л.В., Кочуров ЕЛ. и др. Степень напряженности экологической ситуации в различных районах России // Вестник МГУ. Сер. географ. 1994. № 5. С.45-52. Зубрева М.Ю. Вокруг экологии Волжского бассейна // Природа. 1994. № 1. С.37-43. Ивашов HJB., Пан Л.Н. Значение утилизации отходов промышленного производства в оптимизации экологического состояния окружающей среды // География и природные ресурсы.«41992. № 4. С.42-49. Израэлъ ЮА. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с. Израэлъ ЮА., Василенко ВЛ„ Дликман И.Ф. и др. К проблеме загрязнения природной среды бенз(а)пиреном // Метеорология и гидрология. 1992. № 9. С.36-43. Израэлъ ЮА., Цыбанъ AS., Вакулоеский СМ. 476
ЛИТЕРАТУРА Радиоактивное загрязнение морей и океанов // Метеорология й гидрология. 1994. № 10. С. 15-23. Израэль ЮА., Цыбань А.В., Панов Г.В. Об экологической ситуации в морях России // Метеорология и гидрология. 1993. № 8. С. 15-21. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев: Наукова думка, 1378. 246 с. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение й заповедное дело // Изв. ВГО. 1989. Т.121. Вып. 4. С.277-284. История озер Севан, Иссык 1!уль, Балхаш, Зай- сан и Арал / Под ред. Д.В.Севастьянова. Л.: Hay ка, 1991. 304 с. Казакова И.Г., Слинко О.В. Проблема подтопления на территории России и возможные пути ее решения // Геоэкология. 1993. № 1. С.43-50. Каплин ПА., Леонтьев О.К. и др. Берега. М.: Мысль, 1991. 479 с. Карагодина ИЛ., Солдаткина СА. Город и шум // Природа. 1993. N> 6. С.10-15. Карасев Б.В. Радиоактивный йод и "чернобыльская болезнь" // Природа. 1994. № 3. С.78-79. Карлтон-Рэй Дж. и др. Живой мир полярных районов / Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 248 с. Кароль ИЛ. Настоящее и будущее атмосферного озона // Природа. 1988. № 9. С. 10-19. КарриЛиндая К. Европа / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1981. 331 с. Каталог биосферы / Пер. с англ. М.: Мысль, 1991. 253 с. Кемп П., Арме К. Введение в биологию / Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 467 с. Кислотные дожди / Под ред. Ю.А.Израэля. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 269 с. Кислотные выпадения (долговременные тенденции) / Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 439 с. Клауд П., Джибор А. Круговорот кислорода // 477
ЛИТЕРАТУРА Биосфера: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. С.73-90. Кобак К.И., Кондрашева Б.Ю. Изменения локализации природных зон при глобальном потеплении // Экология. 1992. № 3. С.9-18. Ковда ВА. Биосфера и человечество // Биосфера и ее ресурсы. М.: Наука, 1971. С.7-52. Колаева С.Г. Зимняя спячка // Вестник РАН. 1993. Т.63. № 12. С.1076-1081. Кобасов О.С. Конференция ООН по окружающей среде и развитию // 1!зв. РАН. Сер. географ. 1992. № 6. С.47-54. Кондратьев К.Я. Новые оценки глобальных изменений климата // Изв. ВГО. 1990. Т. 122. Вып. 6. С.500-506. Кондратьев КЛ. Глобальная экология и требования к данным наблюдений. С.-Пб.: Наука, 1992. 92 с. Кондратьев КЛ., Поздняков ДЛ. Экология Великих североамериканских озер: проблемы, решения, перспективы // Водные ресурсы. 1993. Т.20. № 1. С.113-122. Кононова ММ. Некоторые биохимические проблемы почвоведения в АН СССР и их современное развитие // Изв. АН СССР. Сер. Биол. 1974. № 6. С.785-798. Кораблева AM. Оценка загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами // Водные ресурсы. 1991. № 2. С.105-111. Котляров В.М., Кочуров БЛ., Коронкевич Н.И. и др. Подходы к составлению экологических карт СССР // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1990. № 4. С.61-70. Кочуров Б.И., Антипова А.В. и др. Районирование территории России по степени экологической напряженности // Изв. РАН. Сер. географ. 1994. № 1. С.119-125. Красная книга СССР. Т. 1-2. М.: Лесн. про- 478
ЛИТЕРАТУРА мышленность. 1984. 392 и 480 с. Кривохатский А.С. Проблема радиоактивных отходов // Природа. 1989. № 5. С.50-60. Крышев ИИч Рязанцев ЕЛ. Атомная энергетика и биосфера // Вестник АЦ СССР. 1991. № 2. С.39-52. Крючков В.В. Предельные антропогенные нагрузки и состояние экосистем севера // Экология. 1991. № 3. С.28-40. Кукал 3. Скорость геологических процессов / Пер. с чешек. М.: Мир, 1987. 246 с. Куражковский Ю.Н. Очерки природопользования. М.: Мысль, 1969. 268 с. Куражковский Ю.Н. Основы всеобщей экологии. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1992. 144 с. Ланг И. Настоящее #и будущее озера Балатон // Водные ресурсы. 1986. № 4. С. 160-169. Ланли Ж., Сингх К., Янз К. ФАО: повторная (1990 г.) оценка состояния тропических лесов // Природа и ресурсы. 1991. Т.27. № 3-4. С.24-30. Лархер В. Экология растений / Пер. с нем. М.: Мир, 1978. 384 с. Леме Ж. Основы биогеографии / Пер. с франц. М.: Прогресс. 1976. 309 с. Линден У. Антропогенное воздействие на береговую зону в тропиках // Природа и ресурсы. 1991. Т.27. № 1-2. С.3-11. Лобжанидзе АА. Экологические проблемы московской агромерации // География в школе. 1993. № 5. С.7-12. Лосев К.С. Экология России в конце XX века // Изв. РГО. 1992. Т.124. Вып. 1. С.3-7. Лось В А. Кассандра XX века (к 25-летию Римского клуба) // Вестник РАН. 1994. Т.64. № 9. С.855-859. Лукашев К.И. Тревоги и надежды: изменяющаяся биосфера. Минск: Наука и техника. 1987. 111 с. 479
ЛИТЕРАТУРА Львович МЛ. Вода и жизнь (Водные ресурсы, их преобразование и охрана). М.: Мысль, 1986. 254 с. Мадагаскар / Пер. с англ. Из сер. "Золотой фонд биосферы". Под ред. Э.Джолли. М.: Прогресс, 1990. 295 с. Макунина Г.С. Оценка потерь гумуса в главных типах почв в процессе их земледельческого освоения // Изв. ВГО. 1991. 7.123. Вып.2. СЛ22-128. Малахов. СТ., Силантьев АЛ., Шкуратова И Т. и др. Радиоактивное загрязнение почвенного покрова ряда курортных районов ETC, обусловленное аварией на ЧАЭС // Метеорология и гидрология. 1991. № 1. С.61-64. Марков KJL, Добродеев ОН. и др. Введение в физическую географию. М.: Высш. шк., 1978. 191 с. Маркович ДЖ. Социальная экология / Пер. с сербохорват. М.: Просвещение, 1991. 176 с. Меньшиков ОА., Храмцова Т.Г., Стом ДЛ. До- очистка сточных вод свиноводческих комплексов макррфитами // Водные ресурсы. 1994. Т.21. № 3. С.383-384. Миланова 25J?.t Рябчиков AM. Географические аспекты охраны природы. М.: Мысль, 1979. 293 с. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде / Пер. с англ. Т.1. М.: Прогресс-Пангея* 1993. 256 с. Мильков ФЛ. Природные зоны СССР. М.: Мысль, 1977. 293 с. Миркин БМ. Спираль истории цгросферы // Природа. 1991. № 11. С.34-43. Михайлов ЮЛ. Природопользование в таежной зоне // География и природные ресурсы. 1989. № 3. С.5-15. Мичурин ВТ. Введение в климатическую ботанику. 4.1. Саратов: Изд-во СГУ. 1991. 224 с. Моисеев НЛ. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия. 199а. 352 с. 480
ЛИТЕРАТУРА Молодкин П.Ф. Антропогенное рельефообразо- вание степных равнин. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1992. 144с. Молчанов АЛ. Научные основы ведения хозяйства в дубравах лесостепи. М.: Наука, 1964. Мониторинг состояния озера Байкал / Под ред, Ю.А.Израэля, Ю.А.Анохина. Л.: Гидрометеоиз- дат, 1991. 261 с. Мэннинг УДж., Федер УЛ. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений / Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 143 с. Наше общее будущее / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1989. 376 с, Никонов АЛ. Человек воздействует на земную коРУ // Сер. Науки о. Земле. 1980. № 5. М.: Знание, 48 с. Ножевникова А.Н., Лебедев B.C. и др. Образование, окисление и эмиссия биогаза на объектах захоронения бытовых отходов // Журнал общей биологии. 1993. Т.54. № 2. С.167-181. Ньюмен А. Легкие нашей планеты (влажный тропический лес - наиболее угрожаемый ,биоценоз на Земле) / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 335 с. Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 740 с. Одум Ю. Экология / Пер. с англ. Т. 1-2. М.: Мир, 1986. 704 с. Окружающая среда / Под ред. А.М.Рябчикова. М.: Мысль, 1973. 175 с. Окружающая среда: энциклопедический словарь- справочник / Пер. с нем. М.: Прогресс, 1993. 640 с. Оксенгендлер Г.И. Химические аварии // Природа. 1992. № 2. С.31-40. Оптимизация, прогноз и охрана природной среды / Под ред. В.М.Чупахина. М.: ГО СССР, 1986. 417 с. Охрана ландшафтов: Толковый словарь. М.: Прогресс, 1982. 271 с. 16. Прикладная экология 481
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в СССР (стат. сборник). М.: Финансы и статистика, 1989. 174 с. Охрана природной среды / Под ред. В.И.Седлецкого, А.Д.Хованского. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 1992. 308 с. Панферов В.Н. Об экологическом паспорте сельскохозяйственного предприятия // Экологический вестник России. 1991. № 1. С.43-77. Панфилов Е.И. Проблемы комплексного освоения недр. М.: Знание, 1990. 48 с. Пармузин ЮЛ. Тайга СССР. М.: Мысль, 1985. 303 с. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы / Пер. с англ. Под ред. Б.Болина и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 557 с. Певзнер М.Е., Костовецкии В.П. Экология горного производства. М.: Недра, 1990. 235 с. Перес Ж. Жизнь в океане / Пер. с франц. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 287 с. Петрова НЛ., Чернаенро В.М. Сине-зеленые водоросли в пресных водоемах // Природа. 1993. № 8. С.3-9. Пименова Г.С. О роли зеленых насаждений // Биология в школе. 1994. № 3. С. 18-20. ПисаренкЬ А.И. Глобальная деградация и проблемы лесного хозяйства // Лесное хозяйство. 1989. № 10. С.5-10. Покаржевскии АД., Паников Н.С?* и др. Роль микроорганизмов, растений и животных в биологическом круговороте наземных экосистем // Докл. РАН. 1992. Т.322. № 4. С.809-812. Попов К.П. Растения, порожденные пустыней // Природа, 1991. № 7. С.51-55. Попов К.П., Сейфулин Э.М. Подушковидные растения Средней Азии // Природа. 1994. № 6. С.42-44. 482
ЛИТЕРАТУРА Придня МJB. Взаимоотношение копытных и растительных сообществ в высокогорных экосистемах Западного Кавказа // Экология. 1991. № 3. С.10-16. Пришкольник Д.Б. Геоэкологические последствия хозяйственного освоения бассейна Амазонки // Изв. РАН. Сер. географ. 1994. № 1. С.101-106. Пшенин В.Н. Экологические последствия деятельности мирового танкерного флота // География в школе. 1995. № 3. С. 17-20. Пью Д. Изменения уровня моря и их возможные последствия // Природа и ресурсы. 1991. Т.27. № 1-2. С.36-47. Рамад Ф. Основы прикладной экологии / Пер. с франц. Л.: Гидрометеоиздат. 1981. 543 с. Распопов ИМ. Особенности зарастания больших озер при усилении антропогенного пресса // Водные ресурсы. 1992. № 2. С.100-105. Растительность европейской части СССР / Под ред. С.А.Грибовой и др. Л.: Наука, 1980. 430 с. Ревич БА. Здоровье городских жителей // Природа, 1993. № 2. С.24-29. \А>еимерс Н.Ф. Природопользование (словарь- справочник). М.: Мысль, 1990. 637 с. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. 367 с. Рении Дж. Живущие вместе (тенденции развития паразитологии) // В мире науки: Пер. с англ. 1992. № 3. С.68-76. Риклефс Р. Основы общей экологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 424 с. Ровинский Ф.Я., Громов СА. и др. Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С.5-14. Ромм У.Х., Деспейн ДДж. Пожары и Йеллоус- 16* 483
ЛИТЕРАТУРА тонском парке // В мире науки: Пер. с англ. 1990. № 1. С.7-16. Рябчиков А.М. Возможные экологические последствия ядерной войны // Вестник МГУ. Сер. географ. 1987. № 3. С.18-25. Рябчиков A.M. Тревожные антропогенные изменения природной ср^ды (глобальный обзор) // Вестник МГУ. Сер. географ. 1990. № 2. С.3-14. Савченко В.К. Чернобыльская катастрофа и биосфера // Природа и ресурсы. 1991. Т.27. № 3- 4. С.91-100. Савченко B.C. Атмосферные аэрозоли как источник фосфора в водных экосистемах // Водные ресурсы. 1995. Т.22. № 2. С.187-196. Сает Ю.Е., Ревич БА.9 Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, Г990. 335 с. Сандерсон И. Северная Америка / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1979. 302 с. Сахара / Пер. с англ. Из сер. "Золотой фонд биосферы". Под ред. Дж.Клаудсли-Томпсона. М.: Прогресс, 1983. 235 с. Сингер С. Производство энергии человеком как процесс в биосфере // Биосфера. Пер. с англ. М.: Мир, 1972. С.155-169. Сиротенко О.Л., Павлова В.Н. Парниковый эффект и продовольственная проблема России // Метеорология и гидрология. 1994. № 7. С.5-16. Смит У.Х. Лес и атмосфера / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1985. 429 с. Снытко ВА., Афонина Т.Е. Атмосферные потоки углеводородных соединений в бассейне Байкала // Изв. РАН. Сер. географ. 1994. № 2. С.89-92. Соболев ИА., Турлак ЕА., Юрлова МА. Становление федеральной системы обезвреживания радиоактивных отходов // Вестник РАН. 1995. Т.65. № 1. С.24-28. Соколов В.Е. Фундаментальные биологические и 484
ЛИТЕРАТУРА экологические исследования // Вестник РАН. 1994. Т.64. № 9. С.797-809. Соколов В.Е., Зыков КД. Биосфера и человек // География в школе. 1987. №.4. С.13-18. Соколов В.Е., Шаланки Я., Криволуцкий Д.А. и др. Международная программа по биоиндикации антропогенного загрязнения природнбй среды // Экология. 1990. № 2. С.90-94. Соколов В.Е., Шилов ИА. Развитие идей В.И.Вернадского в современно:: экологии // Вестник АН СССР. 1989. № 7. С.91-95. Состояние окружающей среды и природоохранная деятельность на территории б. СССР от Стокгольма к Рио / под ред. В.И.Данилова- Данильяна. Т.Н. М.: 1994. 121 с. Стадницкий Г.В.', Родионов АЛ. Экология. М.: Высш. шк., 1988. 272 с. Старик AM., Фаворский О.Н. Хабаров О.С., Амелин Б.Н. Как восстановить озоновый слой Земли // Вестник РАН. 1993. Т.63. № 12. С.1082- 1089. Сукачев В.Н. Основы лесной типологии и био- геоценологии (избранные труды). Т.1. Л.: Наука, 1972. 418 с. Ситник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы (справочное пособие). Киев: Наукова думка, 1987. 523 с. Тайсаев Г.Т. Хариус - биоиндикатор техногенного загрязнения горных рек Сибири // География и природные ресурсы. 1992. № 2. С.49-53. Тахтаджян A.JI. Флористические области Земли. Л.: Наука, 1978. 248 с. Телятников М.Ю. Антропогенная трансформация растительного покрова типичных тундр полуострова Ямал // География и природные ресурсы. 1993. № 2. С.51-57. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология / 485
ЛИТЕРАТУРА Пер. с нем. М.: Колос, 1971. 455 с. Только одна Земля // Курьер ЮНЕСКО. 1973. № 1. С.4-34. Тренин ВА., Добровольский АА. Об изменении уровня Каспия // Метеорология и гидрология. 1991. № 11. С.123-125. Троян П. Экологическая биоклиматология / Пер. с польск. М.: Высш. шк., 1988. 207 с. Уипгпгекер Р.Х. Сообщества и экосистемы / Пер. з англ. М.: Прогресс, 1980. 327 с. Федоров А. Петербургские фонтаны под угрозой экологической катастрофы // Наука и жизнь. 1994. № 3. С.36-41. Физическая география Мирового океана / Под ред. К.К.Маркова. Л.: Наука, 1980. 362 с. Фишер Д., Саймон Н., Винсент Д. Красная книга / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1976. 478 с. Френч Х.Ф. За чистоту воздуха. / XX век: последние 10 лет. М.: Прогресс, 1992. С.91-112. Францевич Л.И., Паньков И.В., Ермаков АА. и др. Моллюски-индикаторы загрязнения среды радионуклидами // Экология. 1*995. № 1. С.57-6?. .Фукарек Ф., Мюллер Г., Шустер Р. Растительный покров Земли / пер. с нем. Т. 1-2. М.: Мир, 1982. 320 с. Харин НТ., Зонн И.О. Борьба с опустыниванием в Мавритании // Проблемы- освоения пустынь. 1992. № 1. С.55-60. Хафель В. Энергия ядерных реакторов // В мире науки: Пер. с англ. 1990. № 11. С.91-99. Хендерсон-Селлерс В., Маркленд Х.Р. Умирающие озера // Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиз- дат, 1990. 279 с. Холдрен Дж. Энергетика на переходном этапе // В мире науки: Пер. с англ. 1990. № 11. С.113- 121. Холлис Г., Холланд М. и др. Рациональное ис- 48G
ЛИТЕРАТУРА пользование водноболотных ландшафтов // Природа и ресурсы. 1988. Т.24. № 1. С.2-16. Хорее B.C., Глушкова В.Г. Актуальные вопросы социально-экологического развития Москвы // Изв. ВГО. 1991. Х.123. Вып.2. С.178-185. Хромов ВМ., Витеицкая Т.В. и др. Структурно- функциональные характеристики фитопланктона показатели качества воды р.Москва // Водные ресурсы. 1991. № 2. С.117-122. ХУ век: последние 10 лет / Пер. с англ. . "Под ред. Л.Брауна. М.: Прогресс-Пангея, 1992. 328 с. Человек и биосфера // Курьер ЮНЕСКО. 1987. № 11. С.3-39. Чернова НМ„ Вылова AM. Экология. М.: Просвещение, 1988. 27? с. Чибилев А А. Экологическая оптимизация степных ландшафтов. Свердловск: УрО АН СССР, 1992. 171 с. Чилдресс Д., Фелбек X., Сомерс Дж. Симбиоз в глубинах океана // В мире науки: Пер. с англ. 1987. № 7. С.72-79. Чупахин ВМ. Региональная экологическая схема борьбы с опустыниванием. Л.: Наука, 1990. 158 с. Шварцбах М. Великие памятники природы / Пер. с нем. М.: Мир, 1973. 330 с. Шеховцов А А., Звонов ВЛ. Города Российской Федерации, отличающиеся высоким уровнем антропогенной нагрузки // Метеорология и гидрология. 1993. № 1. C.1G8-115. Шеховцов АА. Экологическая обстановка в Азовском море // Метеорология и гидрология. 1990. № 11. С.115-117. Шикломанов ИА. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перпективы. Л,: Гид- рометеоиздат, 1988. 152 с. Шишкина ЛТ. Экологическая чувствительность экосистемы тундровой и лесной зон // Жизнь 487
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Земли. Экологические проблемы и природоохранное образование. М.: Изд-во МГУ, 1991. С.25-29. Шмелев Н.П. Экономические перспективы России // Вестник РАН. 1995. Т.65. № 4. С.295-299. Щелкунова Р.П. Воздействие промышленности и транспорта на оленьи пастбища (на примере Таймыра) // География и природные ресурсы, 1992. Т.4. С.49-55. Экоинформатика / Под ред. В.Е.Соколова. С.-Пб: Гидрометеоиздат, 1902 520 с. Экологическая оптимизация агроландшафта / Под ред. В.Е.Соколова. М.: Наука, 1987. 240 с. Экологические основы рекультивации земель / Под ред. Н.М.Черновой. М.: Наука, 1985. 183 с. Экологические очерки о природе и человеке / Пер. с нем. Под ред. Б.Гржимека. М.: Прогресс, 1988. 640 с. Экологический вестник Дона. № 4. Ростов-на- Дону, 1993. 79 с. Экспериментальная экология / Под ред. В.И.Вефели М.: Наука, 1991v 248 с. Элтон Ч. Экология нашествий животных и растений / Пер. с англ. М.: Иностр. лит. 1960. 230 с. Эрхард Ж., Сежен Ж. Планктон (состав, экология, загрязнение) / Пер. с франц. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 255 с. Яблоков А.В. Экологические проблемы: острота ситуаций // Биология в школе. 1989. ~№ 3. С.5- 10. Яблоков А.В., Остроумов СА. Уровни охраны живой природы. М.: Наука, 1985. 175 с. Яблоков А.В. Ядерная мифология конца XX века // Новый мир. 1995. № 2. С.90-107. Яблоков А.В., Юсуфов AT. Эволюционное учение. М.: Высш. шк., 1989. 335 с. Яковлев СВ., Журба М.Г. Обыкновенное чудо- 488
вода // Вестник РАН. 1994. Т.64. № 10. С.905- 908. Яншин А.Л., Жидовинов С.Н. и др. К проблеме последствий парникового эффекта: прогнозы и реальность // Изв. РАН. Сер. географ. 1994. № 3. С.5-13. Яншин AJI., Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. М.: Мысль, 1991. 429 с. Ясониди О.Е. Капельное орошение на Северном Кавказе. Ростов-на-Дону: Изд-l: Рост, ун-та, 1987. 74 с.
предметный указатель ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Абиотические факторы 6, 8 Абиссальная зона 143 Автотрофы 51 Агролесомелиорация 154 Агроэкосистема 156 Адаптация 10 Акклиматизация 277 Активность водообмена 64 Аллелопатня 35 Альтернативные источники энергии 158 Аменсализм 34 Анабиоз 11 Анаэробы 52 Антропогенные факторы 168 Апвеллинг 145 Арборицид 455 Ареал 12 Арктические пустыни 165 Атмосфера : 16 Атмосферные осадки : 17 Аутэкология 136 Афотическая зона 143 Ацидофильные виды 129 Аэробы 52 Аэрозоли 16, 167 Базифильные виды 129 Бактериопланктон 130 Баобаб 134 Батиаль 143 Безотходная технология 168 Бенталь 143 Бентос 131 Биогенное вещество 31 Биогеоценоз 20 490
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛИ. Биоиндикаторы 169 Биокосное вещество 31 Биологическая продуктивность 30, 90 Биологические методы защиты растений 171 Биологические ресурсы океана 142 Биологический круговорот 22 Биологическое накопление t 173 Биолюминисценция 25 Биом 27 Биомасса 28, 40 Биосфера 30, 71 Биотические факторы 33 Биотоп 21, 35 Биоценоз 35 Болезнь "Итай-Итай" 310, 446 Болезнь "Минамата" 310, 446 Болота 37 Вид исчезающий 176 Водопотребление 178 Водохранилища ]85 Воздействие 180 Воздействие горного производства на среду 181 Воздействие человека на: - биосферу 164 - гидросферу 184 - животный мир 187 - земную кору 189 - климат 191 - морские побережья 192 - пресноводные водоемы 202 - речные экосистемы 209 Воздействие транспорта на окружающую среду213 Всемирная метеорологическая организация (ВМО) 217 Всемирная служба погоды (ВСП) 218 Всемирная стратегия охраны природы (ВСОП) 219 Вторичное засоление почв 220 491
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Высотная поясность ландшафтов 221 Газоустойчивость растений 224 Галофиты 39 Гарига 240 Гемикриптофиты 45, 391 Гербициды 343 Гетеротермия 106 Гетеротермные организмы 106 Гетеротрофьт 51 Гигрофиты 132 Гидатофиты 132 Гидробионты 8, 130 Гидропоника 226 Гидросфера 41 Гилей 399 Гипонейстон 132 Гомойотермные организмы 106 Го мосфера 16 Групповой эффект .-» 33 Гумус (перегной) 39 Деградация ландшафта 227 - почв 228 Демографический взрыв 231 Деструкторы 22 Детергенты 234 Деф лоранты 343 Дефолианты 343 Дистанционное исследование экосистем 235 Дождь кислотный 237 Емкость среды 42 Жестколистные вечнозеленые леса 239 Живое вещество 43 Животные промысловые 423 Жизненная ферма 45, 50 492
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Загрязнение среды 241 - атмосферы 244 - биологическое 244 - океана 250 - радиоактивное.., 255, 258 - физическое 242 - химическое 243 Загрязнитель 263 Заказники 266 Закон минимума Либиха 67 Закон толерантности Шелфорда 107 Заповедники 266 Заповедники биосферные 268 Заповедно-охотничье хозяйство 269 Земельный фонд планеты 270 - страны 271 Зоопарк 272 Зоопланктон j 130 Зооциды 343 Инвентаризация природных ресурсов 274 Ингибиторы 171 Индикаторы техногенного воздействия 276 Индикация загрязнения среды 275 Индифферентные виды 129 Инсектициды 343 Интродукция 277, 435 Ионосфера 17 Ирригация 279 Кадастр : 282 - основные типы 282 Кальцефиты 129 Кал ьцефобы 129 Каннибализм 55 Канцерогены 283 Классификация живых организмов 51 Климакс 53 493
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Климатические факторы 6 Комменсализм 34, 99 Компост * 284 Конкуренция 54 Консументы 22 Концентрация предельно допустимая (ПДК)... 285 Коралловые рифы 56 Коадаптация 94 Космополиты 15 Косное вещество 31 Красная книга 176, 288 Красный прилив 198, 421, 430 Кризис экологический 290 Круговорот веществ 58 - биогеохимический 58 - воды 63 - углерода 58 - кислорода 59 - фосфора 61 Ксерофиты 134 Культурные растения 157, 291 Ландшафт 65 - основные типы 65, 66 Леса, их типы 298 Лесной фонд страны 293 Лесовозобновление 295 Лесохозянственная классификация 297 Лимитирующий фактор 67 Литораль /. 144 Лишайники 170 Маквис 240 Малые реки 212 Мангровые заросли 299 Марикультура 301 Маслина европейская 14 494
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Международная программа ЮНЕСКО "Человек и биосфера" (МАВ) 303 Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) 305 Межправительственная лрограмма-2 ООН по окружающей среде (ЮНЕП) 306 Мезосфера „ ! 16 Мезофиты 134 Металлы тяжелые 285, 308 Микроирппгация 311 Миксотрофы 51 Мимикрия 10, 94 Мировой океан 26, 142 Мониторинг 313 - основные типы 314 Мутуализм Г 34, 99 Наземное оледенение 166 Национальный парк 314 Нейтрализм 34 Нейстон 132 Нейтрофильные виды 129 Некроз 420 Нектон 131 Нерпа байкальская 208, 423 Ниша экологическая 68 Ноосфера 70 Обезлесивание.., 317 Одомашнивание 322 Озеленение 443 "Озонная дыра" 323 Онтогенез 72 Оптимизация ландшафта 326 Органический мир океана 142 Орошение капельное 311 Опустынивание 327 Отходы 329 495
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ - их типы 330, 332 Охраняемые природные территории 338 Охрана болот 336 Охрана природы .о 337 Пампа 391, 392 Памятник Всемирного наследия 340 Памятник природы 342 Паразитизм 34, 74 Паразиты 75 - их типы — 76 Пелагиал ь 143 Пестициды, их типы 343 Пирамида экологическая 76 Пирофиты . 79 Планктон 130 Плейстон .-. 132 Поглотительная способность леса ... 346 Погонофоры 139 Подтопление „ 348 Пожары как экологический фактор 78 Пойкилотермные организмы 105 Популяция 79 Потребности человека 350 Почвы, их типы о. 80, 84 Правила экологические 88 Прерии 390 Природопользование 354 Прогнозирование экологическое . 356 Продуценты 22 Продукция биосферы ....43 Прокариоты ...51 Протокооперация 34 Псаммофиты 359 Пустыни 358 Пыльные бури 360 Радионуклиды 176 49G
Растения-индикаторы +„q Растения насекомоядные д« Растения подушковидные ••••..48 50 Растения энтомофильные auQO ь gg Реаккл иматизация 277 Редуценты , 22 Резерват * •.., 362 Рекультивация земель 363 Реликты о . 95 - ледниковые . — ... 96 - послеледниковые ...96 - средиземноморские .,.. 96 - третичные , „.. 96 Ресурсосбережение ь.. 365 Ресурсы естественные 368 - их типы ' 369 Ресурсы минеральные ' 370 - океана . 373 Реутилизация 375 "Римский клуб" 378 Саванны .,,. 378 Саксаул черный ..39 Самоочищение среды, 381 Сброс предельно допустимый 382 Световой режим 9, 97 Сеголеток 80 Серобактерии .,, 140 Симбиоз 99 Симбионты , 99 Синэкология ,. 136 Склерофиты о. 135 Смешанные и широколиственные леса 383 Солнечная радиация -.6 Сорняки : с 389 Спячка животных * ••• 12 Стация i ..-•• 69 Стенотермные организмы ...- Ю" 497
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Степи 390 Стратосфера <. 16 Стресс 102 Стрессоры 102 Сублитораль 144 Суккуленты 135 Сукцессия 103 - вторичная 104 - первичная 103 Супралитораль 143 Сцноф иты 98 Тайга 394 Температура 105 Термиты 381 Терофиты 46 Техносфера 164 Типоморфные элементы 66 Толерантность 106 Транспирация 107 Тропические влажные леса (гилей) 399 Тропосфера *. 16 Трофический уровень 110 Тундра 404 Удобрения 409 - их типы 410 Урбанизация природы 413 Устойчивость экосистемы 113 Утконос 149 Ущерб от загрязнения среды 415 Факторы почвообразования 81 Фанерофиты 45, 391 Фауна 114 Фаунистическое районирование суши 116 Фитомасса 28 Фитомелиораций 154 498
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Фитопланктон 130 Флора 119 Флористическое районирование суши 120 Фотосинтез 124 Фотохимический смог 417 Фреоны.. 419 Фригана ' 241 Фунгициды 343 Хамефиты 45, 391 Хищник-жертва 127 Хищничество 126 Хлороз 420 Холодостойкость организмов 404 Цветение вод 421 Чапараль 79 Численность промысловая 421 Чувствительность растений 170 Шельф 144 Шумозащита 426 Шум экологический 424 Эвапотранспирация 108 Эвритермные организмы 106 Эвтрофирование (эвтрофикация) 427 Эдафические факторы 128 Экзосфера N. 17 Эккрисотрофия - 25 Экологическая карта 433 Экологический взрыв 435 Экологический паспорт 437 Экология 135 Экология города 438 Экология человека 445 Экотоксиканты 450 499
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Экосистема 138 - основные типы 138 Э коцид 453 Экспертиза экологическая 456 Эндемики 148 Эпифиты 150 Эрозия почв 429 Эукариоты 51 Эфемероиды 391 Эфемеры 391 Эффект парниковый 457 - отрицательные последствия 461 - положительные последствия 462 Ядерная зима 465 Ядерная катастрофа 464 Ярусность сообществ 151
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ Австралия 115, 149, 362, 432, 435 Австрия .* 79, 279, 320 Адриатическое море 422 Азия 162, 178 Азово-Черноморский бассейн 303 Азовское море 196, 361 Алашань, пустыня 358 Алжир 296 Алма-Ата, г 247 Алтай, горы 448 Альпы, горы 222 Аляска 48, 83, 103 Амударья, р. 290 Ангара, р 206 Ангарск, г 350 Англия 184, 320 Антарктида 89, 309, 323, 419 Апатиты, г Аппалачи, горы 237 Аральское море 290 Аргентина 323 Арктика 89, 309, 323, 419 Армения 226 Архангельск, г 448 Архангельская обл 397 Астрахань, г 350 Атакама, пустыня 20 Атлантический океан 131, 254, 301 Афины, г 168, 414, 418 Африка 68, 115, 232, 270, 380 Байкал, оз 148, 206, 417 501
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ • ■ ———•— — Балатон, оз 205, 425 Балтийское море 254, 431 Балхаш, оз 203 Бангладеш 302, 357 Баренцево море 257 Барселона, г 414 Батуми, г 261 Белое море 257 Белоруссия 259 Бельгия Г. 168, 419 Бива, оз 382, 430 Бирма 299 Ближний Восток 241 Болгария 198, 348 Большой Барьерный риф 56, 342 Бразилия 172, 217 Браск, г. 283 Брюссель, г 414 Брянская обл. Буэнос-Айрес, г 413 Великие Американские озера 203, 428 Великобритания * 68, 183, 420 Вена, г 273 Венгрия 262 Венесуэла 295 Венеция 418 Верхнее, оз 204 Волга, р 211 Вьетнам 301, 453 Вильнюс, г 247 Воронежская обл 346, 392 Восточная Азия 414 Восточная Сибирь 174 Гавайские острова 437 Галапагосские о-ва 89 Гвинейский зал 18 502
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ На^ра^д Германия 170, 214, 237 Гималаи, горы 19 Голландия 160, 161 Гренландия, о-в 165 Греция 320, 341 Гоби, пустыня Гурон, оз ' 204 Дагестан 222 Дальний Восток 20, 318, 390, 448 Дания 1С0, 411 Днепр, р. 261 Дон, р. 179 Донбасс 183, 365 Евразия 85, 96, 357 Европа 178, 270, 320 Египет 221 Енисей, р. 257 Женевское, оз 205, 428 Забайкалье Заир 292 Зайсан, оз Закавказье 15, 30, 311 Западная Африка 336, 380 Западная Европа 232 Западное Закавказье 13 Западно-Сибирская низменность 38 Западная Сибирь 245, 337, 357 Земля Франца-Иосифа, о-ва 166 Израиль 226 Индийский океан Индия 161, 229. 299 Индокитай 301 Иыдо-Малайская обл 18, 95» 117 503
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ Индонезия 295, 422 Индостан, п-ов 232 Иран 221 Иранское нагорье 87, 358 Ирак 221, 453 Исландия, о-в 162, 316, 340 Испания 302 Иссык-Куль, оз. Италия 295, 302, 312 Кавказ, горы 96, 222 Казахстан 298 Калифорния 79 Калмыкия 360 Кампучия 453 Камское, водохр-ще 190 Камчатка, п-ов 316 Канада 127, 237, 310, 320, 457 Канадский архипелаг 165 Канарские острова 96 Каневское водохр-ще 261 Каракумы, пустыня \ 358 Карелия 103, 237, 398 Кариба, водохр-ще 279, 390 Карибские острова 295 Каспийское море 200 Киргизия 298 Китай 172, 229235, 336 Колумбия 341 Кольский п-ов 228, 407 Копетдаг, горы 328 Коста-Рика 340, 341 Краснодарский край 345, 361 Красное море 374 Красноярск, г 283 Красноярский край 398 Крымские гары 15, 223 Кубань, р 179 504
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ Кувейт 226 Кузбасс 455 Курская магнитная аномалия (КМА) 182 Ладожское, оз 208, 309, 428 Лаос 453 Латинская Америка .* 235, 318, 413 Ливийская пустыня Липецкая обл. 345 Лондон, г. 418 Лос-Анджелес, г 418 Магнитогорск, г 248, 383 Мадагаскар, о 95, 115, 289 Малайзия 299 Мальдивские о-ва ' 195 Мариуполь, г 248 Марокко 296 Марсель, г 193 Маскаренские о-ва 187 Мексика 79, 120 Мичиган, оз 204, 309 Молдавия 230 Москва, г 214, 248 Москва, р 211 Нагасаки, г. Намиб, пустыня 148 Нигерия 292 Нидерланды 161 Нижнее Поволжье 200, 221 - Нижний Дон 434 Новая Гвинея, о 120 Новая Зеландия, о 119, 316, 362, 422 Новая Земля, о. 165 Норвегия 184, 237, 419 Норильск, г 249, 439 Нью-Йорк, г 418 505
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ Океания 362, 414 Онежское, оз 309 Онтарио, оз 204, 436 Оренбургская обл 393 Пакистан 221, 299 Памиро-Алай, горы 328 Париж, г 414, 418 Пенженскля губа 161 Персидский залив 455 Поволжье 326, 392 Польша 262 Полтавская обл 345 Прибалхашье 328 Приаралье 291, 328 Приэльбрусье 224 Пятигорск 219 Россия 115, 188, 231, 249, 272, 280, 293, 325, 349 Ростов-на-Дону, г 216, 360, 439 Ростовская обл 155, 214, 361, 439 Русская равнина 6, 348, 386 Сан-Паулу, г 413 Сахара, пустыня 296, 307, 328, 359 Севан, оз 431 Северная Америка 85, 178, 232 Северная Африка 117, 296 Северная Земля, о 165 Северное море г. 257 Северный Кавказ 155, 311, 390 Северный полюс 310 Сенегал 292 Сибирь 212, 237, 448 Сиваш 269 Скандинавия 318, 421 Средиземное море 254 Средиземноморье 13, 240, 291 506
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НА^ДНИЙ Средняя Азия 48, 343 Сьерра-Невада, горы 96 Ставропольский край 156, 361 США 78, 214, 230, 302 Сырдарья, р 290 Таиланд v 1194, 302 Таймыр, п-ов 165, 457 Такла-макан, пустыня 358 Талыш, горы 13 Тамбовская обл 346 Танзания 342 Тасмания, о 383 Тихий океан 92, 139 Тунис 296 Туркмения 290 Туруханск, г 219 Тюменская обл 398, 407, 449 Узбекистан 328 Украина 231, 365 Уральские горы 342, 364, 392 Устюрт, пустыня 358 Филиппины, о-ва 195, 245, 299, 403 ФРГ 234 Флорида, п-ов 421 Финляндия 184, 435 Франция 214, 259 Хабаровск, г 250 Хоста, г 13 Центральная Америка 162 Центральная Европа 222 Челябинск, г 283, 439 Черное море 198 507
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ If I I J . 10ВДЖ 1 === Черноморское побережье Кавказа 194 Чехо-Словакия 152, 320, 435 Чили 79 Чукотка, п-ов 407 Швейцария 330, 375 Швеция 184, 188, 237 Шпицберген, о. 165 Шри-Ланка, о. 195 Эри, оз 204, 309 Эстония 342 ЮАР 311 Югославия 295, 321 Юго-Восточная Азия 232, 414, 454 Южная Америка 270 Южная Корея 161, 302 Южный Урал 174, 298 Южный Устюрт 359 Якутия 408 Ямал, п-ов 408 Япония 259, 302, 310 Японское море 310 508
УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНмд Содержание ПРЕДИСЛОВИЕ 2 ЧАСТЬ, 1. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ'ЭКОЛОГИИ 4 ЧАСТЬ, 2. ОСНОВЫ ПРИКЛАДНОЙ ЭКО- ^ ЛОГИИ ^гТ 1** ЛИТЕРАТУРА 235 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ .г*4в Цф УКАЗАТЕЛЬ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ .£50- 5У> 509