ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НА БИОСФЕРУ

Влияние деятельности человека на природные сообщества чрезвычайно разнообразно и прослеживается на всех уровнях биосферы. Кризисное ее состояние в первую очередь связано с такими формами антропогенного воздействия, как прямое истребление ряда видов живых организмов, а также загрязнение биосферы промышленными и бытовыми отходами, пестицидами и т.

п.
Эксплуатация биологических ресурсов. Катастрофические результаты влияния человека на природу впервые были восприняты через список истребленных человеком видов растений и животных. Масштабы такого влияния впечатляющи: только за историческое время зарегистрировано исчезновение более 100 видов крупных млекопитающих и примерно такое же количество видов и подвидов птиц. Среди них такие уникальные формы, как моа (Новая Зеландия), эпиорнис (Мадагаскар), дронт (остров Маврикий в Индийском океане), бескрылая гагарка (Исландия; последний экземпляр погиб в 1844 г.), Стеллерова корова (побережье Тихого океана ) и др.
Масштабы истребления животных неуклонно возрастали. Уже в палеолите древний человек, владевший оружием, начал оказывать влияние на численность животных. Примерно 100 тысяч лет назад не без участия человека в Европе исчезли лесные слоны и носороги; позднее

та же участь постигла мамонта, шерстистого носорога, гигантского оленя. Около одной тысячи лет назад древними полинезийцами истреблены огромные птицы моа (Dinomis) в Новой Зеландии.

Начиная с 1600 г. процесс истребления млекопитающих и птиц начинает документироваться. Установлено, что процесс истребления интенсифицировался на протяжении по крайней мере трех последних столетий (рис. 16.1).
На Кавказе за последнюю тысячу лет уничтожены: лев (X в.), тур (XII в.), кулан, гепард (XIII в.), бобр, лось (начало XIX в.), тарпан (XIX в.) зубр, тигр (XX в.).
Главные причины уничтожения птиц и млекопитающих —неумеренная охота и борьба с вредителями (табл. 16.1). При этих формах воздействия вымирание видов шло главным образом через нарушение механизмов воспроизводства популяций из-за резкого снижения их численности и плотности населения.
Таблица 16.1. Причины истребления видов млекопитающих н птиц в XVII—XX вв. (по Зедлагу, 1975 нз. Г.А. Новикова, 1979.)

	Число видов
Причины гибели	Млекопита ющие	Птицы
Промысловая охота	16	15
Спортивная охота	6	3
Сбор яиц, птенцов	—	I
Отлов для зоопарков	—	3
Суеверия	I	—
Уничтожение как предполагаемых вредителей Изменение биотопов:	15	6
вырубка лесов	7	13
застройка, распашка	I	25
под влиянием овец, коз, кроликов	—	7
Истребление домашними животными (собаками, кошками, свиньями)	9	22
Истребление завезенными дикими животными (крысами, лисицами, мангустами, ласками, хорьками)	10	24
Занесение инфекций	—	3

Однако не меньшее число видов исчезло с лица земли по чисто экологическим причинам, таким, как коренное изменение свойственных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появления новых хищников, возбудителей болезней и т. п.
B первую очередь в число истребленных попадали относительно немногочисленные виды с ограниченным распространением. Ho известны и случаи исчезновения животных, отличающихся широким ареалом и высокой численностью. «Ретроспективно» удалось восстановить судьбы некоторых из них. Например, странствующий голубь Ectopistes migratorius в колоссальных количествах заселял Северную Америку от южной Канады до штатов Вирджиния и Миссисипи. Так, в 1871 г. в штате Висконсин колонии этих птиц занимали площадь 600 км2 и насчитывали 136 млн. особей. Массовое истребление этого вида началось еще в начале XVII в. и проводилось всеми возможными способами, включая вырубку деревьев с гнездами (на одном дереве помещалось до 50—100 гнезд). Птиц использовали в пищу, скармливали свиньям. Масштабы истребления демонстрирует тот факт, что только в Мичигане в 1879 г. было добыто около миллиарда птиц. Ho именно в конце XIX в. наступил крах: подорванная популяция оказалась не в силах скомпенсировать урон. В 1894 г. зафиксировано последнее гнездо, в 1899 г. убита последняя птица в природе, а в 1914 г. в зоологическом саду г. Цинциннати умерла последняя старая голубка. Характерна мемориальная доска, установленная в одном из парков Висконсина: «В память последнего странствующего голубя, убитого в Бабакоке в сентябре 1899 года. Этот вид вымер из-за алчности и легкомыслия человека».
Более оптимистична история американского бизона. В прериях и редколесьях Северной Америки в первой половине XIX в. водилось не менее 40 млн. голов этого животного[LXIV]. С появлением в Америке первых европейских колонистов умеренная до этого охота местных индейцев сменилась варварским истреблением этих копытных. Известно, что только в 1868—1874 гг. ежегодно убивали от 1,5 до 7 млн. бизонов. Истребление шло хищническим способом, при котором большая часть добытых животных просто пропадала. He исключено, что помимо охотничьего азарта истребление бизонов мотивировалось и желанием подорвать жизненный уровень коренного населения (индейцев), который во многом зависел от удачной охоты на бизонов. В результате к 1889 г. сохранились лишь два стада: одно — в Канаде и одно — в США; их общая численность составляла 835 голов. Своевременно предпринятая охрана этих животных позволила восстановить их чис- ленноеть до 30 тысяч; в настоящее время этот вид уже не находится под угрозой исчезновения.
Тем не менее процесс вымирания продолжался. В «Красную книгу СССР» занесено более 450 видов животных и около 700 видов растений, в настоящее время редких и находящихся под угрозой исчезновения.
, Проблема переэксплуатации не менее значима и в водной среде. Известно, что перепромысел не только снижает численность промысловых видов гидробионтов, но и оказывает влияние на структуру и воспроизводительные способности их популяций. В частности, омоложение чрезмерно опромышляемых популяций ведет к уменьшению средних размеров животных (рис. 16.2), т. е. сказывается на дальнейшей эффективности промысла. Крайнее выражение перепромысла—исчезновение вида и замена его в водных сообществах другими, менее ценными для человека. Так, интенсивный многолетний промысел сельди в Баренцевом море привел к подрыву ее запасов, и место сельди в этой экосистеме заняла менее ценная мойва. В северной части Тихого океана аналогичным образом на смену морскому окуню пришел минтай, который в последние годы уверенно занимает первое место в мировом промысле рыб.
И в этом случае есть примеры эффекта своевременного принятия мер охраны. Так, только благодаря энергичным мероприятиям по охране и искусственному разведению на Каспии удалось спасти от полного исчезновения знаменитую белорыбицу, численность которой в 60-е годы сократилась до 2 тыс. экземпляров, а к 1985 г. вновь повысилась до 11 тысяч.
He менее разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растительности. С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка лесов, вначале связанная с развитием примитив-

Рис. 16.2. Изменение размеров тела морской камбалы Platessa platessa в Баренцевом море в результате интенсификации промысла (по Н.П. Наумову, 1963):
сплошной линией представлены данные 1907 г.. пунктирной —1935 г.

ного подсечного сельского хозяйства, а позднее —главным образом ради получения древесины. В результате многие страны (например, Греция и некоторые другие средиземноморские государства) практически лишились леса, поскольку восстановление его не происходило из-за деятельности коз и других домашних животных. В России с конца XVII в. до 1914 г. лесистость снизилась с 51 до 33 %. В настоящее время центр хищнического истребления лесов переместился в Центральную Америку, Индонезию и некоторые другие страны, еще богатые ненарушенными лесами.
Дождевые тропические леса — самые богатые экосистемы на планете: занимая всего 8 % ее плошади, они дают приют почти половине ныне живущих видов животных. Экосистема эта отличается как богатством видов, так и полнотой круговорота: быстрая оборачиваемость биогенных элементов ведет к тому, что они почти не накапливаются. Сведение этих уникальных лесов идет со средней скоростью 71—91 тыс. км2/год, а в странах Амазонии —до 100 тыс. км2/год. В ближайшие годы эти леса могут быть вырублены полностью на Филиппинах, в Малайзии, западной Африке; ненамного лучше обстоит дело в ряде стран Центральной Америки и Индонезии. Одновременно с нарастанием интенсивности рубок возрастает число пожаров из-за небрежного обращения с огнем. Это усиливает эффект сведения лесов.
Замещение вырубленных лесов, если оно происходит, осуществляется посадками ценных в техническом отношении древесных пород. Таким путем эволюционно-сложившаяся устойчивая экосистема сменяется на одновидовые насаждения с соответственно упрощенной структурой. Это определяет их малую устойчивость к неблагоприятным влияниям, повышенную вероятность вспышек вредителей и т. п.
Так происходит при современном промышленном использовании лесов. А между тем местное население, по многим линиям связанное с лесами, веками вырабатывало более рациональное к ним отноше- ние.Так, индейцы бассейна Амазонки владеют эффективными приемами лесопользования. Хорошо зная местные почвы, они не только поддерживают эффективное земледелие, но и проводят лесопосадки, разумно подбирая подходящие породы. Таким путем они создают очаги леса в саванне, в известной мере компенсируя вырубку лесных массивов (D. Posey, 1989).
Истребление затронуло и другие формы растительности. Показано, например, что только за последние 100 лет флора Франции потеряла по меньшей мере 20 видов растений. На острове св. Елены (Атлантика) поселившиеся здесь в начале XVl в. европейцы уничтожили покрывающий остров густой лес; к концу XIX в. из местной флоры сохранилось лишь 79 видов; одновременно появилось 970 видов сорных и культурных растений (Г.А. Новиков, 1979).
Борьба с вредными последствиями переэксплуатации биологических ресурсов — задача экологическая. Она предусматривает изучение параметров популяций эксплуатируемых видов и разработку на этой основе норм воздействия промысла, не нарушающих, а, напротив, стимулирующих репродукцию в масштабах, полностью компенсирующих уровень промыслового изъятия. Вторичные последствия в виде упрощения структуры экосистем и снижения уровня биологического разнообразия также основываются на экологических закономерностях. Соответственно и мероприятия по восстановлению устойчивости экосистем должны базироваться на экологической основе. Охрана природы в наше время уже не может ограничиваться только «запретительными» мерами (частичный или полный запрет охоты или иных форм эксплуатации конкретных ресурсов, создание сети заказников, заповедников и т. п.). Современные знания достаточны для активных форм воздействия на природные системы' вплоть до искусственного конструирования экосистем с заданными свойствами в антропогенно-нарушенных ландшафтах.
Загрязнение биосферы. Различного рода загрязнения атмосферы, почвы и гидросферы определяются выбросом промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, содержащих вещества, не имеющие природных разрушителей и обладающие токсическим действием на живые организмы. В самом общем виде можно сказать, что такие формы влияния на биосферу целиком определяются несовершенством технологических процессов и незнанием закономерностей круговорота веществ в природе.
Промышленное влияние на атмосферу включает изменение ее исходного естественного тазового состава — уменьшение содержания кислорода и существенное увеличение двуокиси углерода.

По некоторым подсчетам, в развитых капиталистических странах суммарное количество потребляемого кислорода, включая его промышленное использование, более чем в 1,5 раза превышает его продукцию растениями на территории этих стран. Острота этой проблемы смягчается глобальностью процессов обмена газов в атмосфере в целом.
Более опасным представляется процесс постепенного накопления в атмосфере СО2, в большом количестве высвобождаемого в различных промышленных процессах. На фоне уменьшения лесных площадей прогрессивное развитие промышленности и транспорта сдвигает баланс СО2 в атмосфере в сторону его увеличения. По некоторым расчетам к концу текущего — началу следующего столетия концентрация СО2 в атмосфере возрастет от 0,03 до 0,038—0,041 %. Уже сейчас локально концентрация СО2 может увеличиваться до больших величин: например, зимой в воздухе над Парижем эта величина составляет до 071 %! Прогнозируемый результат процесса возрастания содержания СОг в атмосфере—так называемый «парниковый эффект»: подсчитано, что удвоение современного содержания СОг вызовет повышение средней температуры на поверхности Земли на 4°С. Это существенно скажется на изменениях климата, уровня Мирового океана, характера живого населения планеты и т. д. По разным прогнозам этот пороговый уровень концентрации СОг может быть достигнут в сроки от 160 до 500 лет.
Наряду с изменением естественного соотношения газов в составе атмосферы, в последнее время наблюдается прогрессирующее загрязнение ее пылью и газообразными веществами промышленных выбросов. В частности, весьма опасными оказываются кислотные выбросы, а также иные токсичные газы. Подсчитано, что тепловая электростанция средней мощности только за час выбрасывает а атмосферу около 5 т сернистого ангидрида и 16—17 т золы. Вокруг химических и металлургических комбинатов от вредных выбросов погибают леса, болеют люди и животные. В частности, остро стоит проблема загрязнения воздуха оксидом углерода CO, выделяемым при работе двигателей внутреннего сгорания. Особенно опасно накопление этого газа в городах с их интенсивным автомобильным движением. Помимо CO в выхлопных газах содержатся такие токсичные компоненты, как оксиды азота, углеводороды, сернистый газ, свинец и др.
Пылевые загрязнения атмосферы помимо прямого патологического воздействия на дыхательные органы человека и животных снижают проницаемость атмосферы для солнечного излучения, а также участвуют в возникновении «парникового эффекта».
Промышленная деятельность человека приводит и к загрязнению почв. Основные компоненты такого загрязнения — промышленные и бытовые отбросы, отходы строительства, зола тепловых электростанций, выбросы пустой породы в местах разработки полезных ископаемых и т. п. Эти загрязнения не только скрывают под собой плодородный слой почвы, но и содержат ряд химических элементов, которые в больших количествах токсичны для растений и микроорганизмов: сера, молибден, медь, кадмий, цинк, мышьяк, алюминий, фтор и многие другие.
При геолого-разведочных работах составные части промывочных жидкостей, используемых при бурении (каустическая сода, хлорид натрия), а также дизельное топливо, битум засоряют почвы и ведут к их засолению. В большинстве случаев это приводит к локальной гибели растительности.
Загрязнение почвы происходит и в результате сельскохозяйственной деятельности. Просачивание жидкого навоза из хранилищ на свинофермах загрязняет почвы и грунтовые воды. То же происходит при неправильном хранении минеральных удобрений, гербицидов, ядохимикатов, предназначенных для борьбы с вредителями, и т. п. Особая форма «биологического» засорения почв связана с внесением в нее с фекалиями домашних животных яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов. Эго особенно характерно для пастбищ, приусадебных участков.
Почвенное загрязнение снижает плошади земель, пригодных для сельскохозяйственного, рекреационного и других рациональных форм использования. Кроме того, попадая из почвы в грунтовые воды, загрязнители проникают в водную среду.
Большую экологическую опасность представляет широкое применение ядохимикатов в сельском хозяйстве, при озеленительных работах в городах и т. д. Рассчитанные на борьбу с вредными насекомыми и сорняками, пестициды1 ядовиты и для многих других живых организмов, а также для человека. Поэтому при использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза и свойственные ему регуляторные механизмы. В ряде случаев зафиксировано парадоксальное явление — применение ядохимикатов приводило к повышению численности вредителей за счет уничтожения их естественных врагов и паразитов. Передаваясь по пищевой цепи, токсиканты способствуют гибели хищных зверей и птиц, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Поиски выхода их этой острой проблемы видятся в двух направлениях: создание инсектицидов и гербицидов узконаправленного действия и разработка биологических (биоценотических) методов ограничения численности вредных в данных условиях видов.
Одной из острейших проблем современности стало загрязнение пресных вод. Рост численности населения и прогрессивное развитие различных отраслей промышленности ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов бытовыми и промышленными стоками. Многие из веществ, входящих в состав сточных вод, токсичны для человека и многих других живых- организмов. В частности, весьма губительны для большинства гидро- бионтов отходы целлюлозно-бумажной промышленности. В водоемах, принимающих сточные воды таких предприятий, погибает почти все население беспозвоночных животных и рыб. Положение усугубляется тем, что окисление древесной массы связывает большое количество кислорода, приводя к общему дефициту его в водоеме2.
Среди промышленных выбросов особую опасность для живого населения водоемов представляют нефтепродукты, кислоты, поверхностно-активные вещества, соли и различного рода токсиканты. «Бу-
* От лат. pesiis — зараза, cecidi — убивать.
Характерно, что в таких водоемах быстро формируются сообщества на базе цианобактерий и некоторых других прокариот, устойчивых к фенолам и иным токсикантам. Это подчеркивает высокую приспособляемость на уровне экосистем, но человек воспринимает такие водоемы как мертвые.
кет» этих загрязнений вносит существенные изменения в водные экосистемы. He говоря уже о гибели гидробионтов от токсичных выбросов, сток промышленных вод меняет степень солености водоема, величину pH, кислородный режим и многие другие параметры водной среды. Все это, как правило, ведет к обеднению видового состава водных биоценозов, снижению их продуктивности и устойчивости. Во многих водоемах загрязнение промышленными и сельскохозяйственными отходами приводит к замене основных промысловых рыб на менее ценные. Так, в большинстве озер и рек Европы сиговые, лососевые и осетровые рыбы оказываются в особо неблагоприятных условиях и постепенно замещаются более короткоцикличными карповыми и окуневыми (плотва, лещ, окунь, ерш).
Дополнительным источником загрязнения водоемов стали «кислые дожди», особенно характерные для Восточной Европы. Так, летом 1982 г. в Беларуси атмосферные осадки имели pH 5,5, а в Прибалтике — 4,7. На примере горных озер Швеции установлено, что при снижении pH воды от 5,5 до 5,0 из состава ихтиофауны исчезают хариус, арктический голец, налим. В озерах, где pH воды ниже 4,7—4,5, рыб практически нет.
Бытовые стоки, богатые органикой, ведут к повышению эвтрифи- кации водоемов, неблагоприятно сказывающейся на их кислородном режиме и продуктивности. На базе обилия органических веществ идет усиленное развитие фитопланктона («цветение воды»), многих других гидробионтов, прибрежных зарослей высшей растительности. Ho зато возникает дефицит кислорода, расширяется глубинная зона с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака и т. д. Это ведет к гибели ценных видов рыб и ухудшению питьевых качеств воды; многие эвтрофированные водоемы теряют хозяйственное значение.
Засорение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Принято считать, что уровень культуры выражается количеством потребляемой человеком воды. Это же относится и к уровню экономического развития страны. Так, для изготовления I т бумаги требуется 36 т воды, для такого же количества азотной кислоты — 300 т, синтетического волокна — 3600 т воды. Для производства I т зерна расходуется 500 т воды, а крупный металлургический комбинат потребляет воды примерно столько же, как город с миллионным населением. По современным данным ежегодный расход воды на земном шаре составляет порядка 150 км3, а возможный водозабор из рек и подземных источников — порядка 600 км3. Однако засорение источников пресной воды резко снижает этот потенциальный водозабор. Считается, что в реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается около 450 км3 сточных вод, притом лишь половина этого количества подвергается искусственной очистке, да и то не всегда в достаточной степени. Уже сейчас почти половина человечества испытывает «водное голодание», причем это относится и к высокоразвитым странам. В США, например, недостаток воды испытывает примерно 1/7 населения.
Засорение пресных вод имеет и более отдаленные последствия. Нарушения водных экосистем снижают уровень биологической само- очистки вод. В результате часть загрязнений попадает в морские водоемы.
Впрочем, воды Мирового океана загрязняются и более прямым путем. Многие акватории служат местами бесконтрольного сброса различных (в том числе и радиоактивных) отбросов. Даже центральные части Атлантического океана, по наблюдениям известного путешественника Тура Хейердала, сильно засорены отбросами с различных судов.
Особенно широко распространено и весьма опасно загрязнение морских вод нефтепродуктами. Широкие масштабы транспортировки их в танкерах повышенного тоннажа почти всегда сопровождаются потерями нефтепродуктов (хотя бы при промывке емкостей), а в ряде случаев — авариями с выбросом огромных количеств нефти и ее производных. Подсчитано, что в наши дни в воды Мирового океана попадает до 10 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно. Покрывающие поверхность воды нефтяные пленки нарушают обмен газами, теплом, влагой между гидросферой и атмосферой. В результате нарушаются условия существования планктона и других гидробионтов. В случаях аварий появление «нефтяных островов» вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Углеводородные компоненты нефти и продуктов ее переработки токсичны для многих беспозвоночных и для рыб, которые ими питаются.
Описаны и случаи пестицидного отравления морских рыб. Пестициды, попадая в воду, легко разносятся течениями. Результаты сказываются в уменьшении масштабов рыбного промысла. Так, в 40-х годах нашего столетия уловы сардины у калифорнийского побережья Тихого океана составляли 800 тыс. т., но уже к началу 60-х годов промысел почти закончился: рыба погибла от Д ДТ, применявшегося в сельском хозяйстве.
Борьба с различными формами загрязнения биосферы — проблема, лишь условно относимая к экологическим. Разработка различного рода очистных сооружений — задача чисто техническая и во многом решенная, хотя и не всегда эти сооружения используются в должной мере. Поэтому важен и юридический аспект проблемы —соблюдение законодательства, ограничивающего выброс промышленных отходов в окружающую среду.
Собственно экологической оказывается проблема нормирования допустимого уровня антропогенной нагрузки на конкретные экосистемы. Теоретическая база решения этой задачи лежит в изучении адаптивных возможностей конкретных видов по отношению к различным воздействиям на уровне организмов, их популяций и целых сообществ. В основе разработки нормативов различных воздействий должны лежать: I) формализация основных понятий, характеризующих устойчивость биологических систем; 2) разработка принципов экстраполяции эффектов антропогенного воздействия с организменного уровня на популяционный; 3) применение методов математической экологии для обобщения результатов (В.Н. Большаков, B.C. Безель, 1990). На экосистемном уровне важной задачей оказывается развитие «экологического конструирования» в виде направленного формирования экосистем на землях, опустошенных промышленным воздействием.
Следует отметить, что, несмотря на огромный «задел» в виде материалов о реакции организмов разных видов на отдельные экологические факторы и их комплексы, разработка на этой основе принципов экологического нормирования лишь только начинается.

<< | >>

↑

Источник: Шилов И.А.. Экология: Учеб. для биол. и мед. спец. вузов. 1998

Еще по теме ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НА БИОСФЕРУ:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -