лекционный комплекс по геоэкологии.

Лекционный комплекс

ГЕОЭКОЛОГИЯ

        Составитель Канагатова А.У.

Талдыкорган  2019

Лекция №1

Геоэкология как система наук о взаимодействии геосфер земли

План:

1.     Общий обзор изменений геосфер Земли под влиянием деятельности человека и возникающих геоэкологических проблем.

2.     Основные понятия, объект, задачи, методы, эволюция взглядов

Ключевые слова:научно-техническая революция, технический прогресс, кризис, природная среда.

Нау́чно-техни́ческая революция (НТР) — коренное качественное преобразованиепроизводительных сил, качественный скачок в структуре и динамике развития производительных сил.

Научно-техническая революция в узком смысле — коренная перестройка технических основ материального производства, начавшаяся в середине XX в., на основе превращения науки в ведущий фактор производства, в результате которого происходит трансформацияиндустриального общества в постиндустриальное.

До НТР исследования учёных были на уровне вещества, далее они смогли проводить исследования на уровне атома. И когда открыли структуру атома, учёные открыли мир квантовой физики, они перешли к более глубоким знаниям в области элементарных частиц. Главное в развитии науки - это то, что развитие физики в жизни общества значительно повысило способности человека. Открытие учёных помогло человечеству по другому взглянуть на окружающий мир, что привело к НТР.

В основе многих выдвинутых ныне теорий и концепций, объясняющих глубинные изменения в экономической и социальной структурах передовых стран мира, начавшиеся в середине XX в., лежит признание нарастания значения информации в жизни общества. В связи с этим говорят также об информационной революции.

Современная эпоха НТР наступила в 40-50-е годы. Именно тогда зародились и получили развитие её главные направления: автоматизация производства, контроль и управление им на базеэлектроники; создание и применение новых конструкционных материалов и др. С появлениемракетно-космической техники началось освоение людьми околоземного космического пространства.

Э. Тоффлер выделяет три «волны» в развитии общества:

1.    Аграрная при переходе к земледелию;

2.    Индустриальная во время промышленной революции;

3.    Информационная при переходе к обществу, основанному на знании (постиндустриальному).

А. И. Ракитов выделяет пять информационных революций в истории человечества:

1.    появление и внедрение в деятельность и сознание человека языка;

2.    изобретение письменности;

3.    изобретение книгопечатания;

4.    изобретение телеграфа и телефона;

5.    изобретение компьютеров и появление Интернета.

Признанный классик теории постиндустриализма Д. Белл выделяет три технологических революции:

1.    изобретение паровой машины в XVIII веке

2.    научно-технологические достижения в области электричества и химии в XIX веке

3.    создание компьютеров в XX веке

Белл утверждал, что, подобно тому, как в результате промышленной революции появилоськонвейерное производство, повысившее производительность труда и подготовившее общество массового потребления, так и теперь должно возникнуть поточное производство информации, обеспечивающее соответствующее социальное развитие по всем направлениям.

«Порох, компас, книгопечатание, - отмечает К. Маркс, - три великих изобретения, предваряющие буржуазное общество. Порох взрывает на воздух рыцарство, компас открывает мировой рынок и основывает колонии, а книгопечатание становится орудием протестантизма и вообще средством возрождения науки, самым мощным рычагом для создания необходимых предпосылок духовного развития». Доктор философских наук профессор Г. Н. Волков в НТР выделяет единство революции в технике - с переходом от механизации к автоматизации производственных процессов, и революции в науке - с её переориентацией на практику, целью на приложение результатов исследований к нуждам производства, в отличие от средневековой (см.Схоластика#Схоластическое воззрение на науку).

По модели, используемой экономистом из Northwestern University (США) профессором Робертом Гордоном, первая НТР, начало которой относится к 1750 году с изобретением парового двигателя и строительством первых железных дорог, продлилась примерно до конца первой трети XIX века. Вторая НТР (1870-1900 годы), когда электричество и двигатель внутреннего сгорания были изобретены с разницей в три месяца в 1897 году. Третья НТР началась в 1960-е годы с появлением первых ЭВМ и промышленной робототехники, глобально значимой она стала в середине 90-х, когда простые пользователи массово получили доступ в интернет, её завершение относится к 2004 году.

Российский историк Л. Е. Гринин, говоря о первых двух революциях в технологическом развитии человечества, придерживается устоявшихся взглядов, выделяя аграрную и промышленную революции. Однако говоря о третьей революции, он обозначает её как кибернетическую. В его концепции кибернетическая революция состоит из двух фаз: научно-информационной фазы (развитие автоматизации, энергетики, область синтетических материалов, космос, создание средств управления, связи и информации) и завершающей фазы управляемых систем, которая по его прогнозу начнется с 2030-2040-х годов. Аграрная революция: первая фаза это переход к ручному земледелию и животноводству. Этот период начался примерно 12 – 19 тысяч лет назад, а переход к завещающему этапу аграрной революции начинается где-то 5,5 тысяч лет назад.

Также кибернетическая революция характеризуется:

1.    Увеличение объема информации и усложнение различных систем анализа этой информации

2.    Непрерывное развитие систем управления и самоуправления

3.    Многочисленное использование разных искусственных материалов

4.    Использование усовершенствованных технологий которые близки по своему функционалу к искусственному интеллекту

5.    Оптимизация ресурсов труда в любой области^]

2.Геэкология или ландшафтная экология возникла как науч­ное направление в экологии (географии) на рубеже 30-40-х гг. XX в. для характеристики экологического окружения человека в пределах определенных геосистем. Термин «геоэкология» был предложен в 1939 г. немецким ученым географом К. Троллем Наиболее активно геоэкологические воззрения развивались в Германии в трудах З.Неефа, Б. Хаазе и др. В отечественнойгео­графии эти идеи широко использовались В.Б. Сочавой. В науч­ной литературе синонимами геоэкологии являются ландшафт­ная экология, экология человека, географическая экология.

Геоэкология изучает экологические свойства ландшафтов и других более крупных таксономических единиц физико-географического районирования округов, провинций, облас­тей, стран и пр. В ее задачи входит изучение условий обитания и производственной деятельности человека в границах опреде­ленной геосистемы .Важная роль принадлежит геоэкологии в изучении устойчивости природной среды ландшафтов к антро­погенному воздействию. Очевидно, что реакция окружающей среды на конкретные формы антропогенеза определяется цели­ком и полностью природными свойствами ландшафтов.

Целью геоэкологических исследований является изучение пространственного экологического фона окружающей среды в границах природных и антропогенных геосистем для после­дующей разработки рекомендаций по сохранению или восстановлению в них благоприятных экологических условии. Приэтом приоритетным для геоэкологии является: сохранение высокой биологической продуктивности и стабильности геосистем, исключение появлений экологической дестабилизации окружающей среды в рамках природно-антропогенных ланд­шафтов.

Реализация этих целей предполагает необходимость все­сторонней экологической оценки условий и возможностей раз­мещения различных промышленных предприятий в определен­ных геосистемах, с позиций их вероятной экологической со­вместимости со средой обитания человека.

Научно-практические возможности геоэкологических ис­следований заключаются в своевременном выявлении вероят­ных нарушений экологической стабильности природной среды в пределах ландшафтов и других природно-антропогенных гео­систем. Наиболее благоприятные возможности геоэкологии рас­крываются в процессе разработки научно обоснованных реко­мендаций по экологически обдуманному размещению предпри­ятий хозяйственного комплекса с учетом специфики местных природных условий геосистем. В связи с этим, одна из главных научно-практических задач геоэкологии заключается в разра­ботке проектов управления природопользованием, составлении ландшафтно-экологических карт, а также схем природно-экологического и эколого-хозяйственного районирования.

Междисциплинарный характер геоэкологии, обусловлен ее принадлежностьюкак географическим наукам, гак и экологии (в широком понимании этого термина). Подобная двойственность находит объяснение в современном широком толковании тер­мина экология.

Огромный интерес к экологии на рубеже ХХ-ХХ1 вв. вы­зван нарастающими проблемами глобального ухудшения со­стояния природной среды. Экологическая дестабилизация ок­ружающей среды выдвинулась в серьезную социально-экономическую проблему общества, решение которой возможно лишь на основе совместных целей ученых - представителей раз­ных наук. Именно на этой базе происходит всеобщая экологиза­ция общества, формирование нового экологического мышления и мировоззрения. В этих условиях по Н.Ф. Реймерсу  классическая экология переросла свои прежние  биологические рамки и превратилась в современную «сверхнауку»     «большую экологию» или «мегаэкологию».

Уместно напомнить, что родоначальником экологии, давшим в 1866 г название этой науке, является немецкий зоолог Э.  Геккель. В дословном переводе с греческого языка он определил нот термин, как «наука о жилище». Однако, как са­мостоятельная наука экологии окончательно сформировалась лишь в самом начале XXв. Нужно отметить, что интерес к эко­логии на грани Х1Х-ХХ вв. был обусловлен наметившимся обо­стрением проблем охраны природы на Земле. Заметный вклад в развитие экологии внесли ученые Англии. США, Германии. В. Шелфорд, С. Форбс, А. Тэнсли. Ч. Элтон, а также ученые Рос­сии ВВ. Докучаев, Г.Ф. Морозов, Д.Н. Кашкаров. В.Н. Сука­чев и др. Эпохальное значение имеет учение о биосфере В.И. Вернадского (1863-1945). Из современных ученых-экологов всемирную известность приобрели исследования американского ученого Э. Одума и др.

Большинство исследователей утверждают, что задачей экологии является изучение взаимоотношений живых организ­мов со средой обитания .Однако имеются и другие суждения о предмете изучения экологии. Некоторые авторы считают, что экология призвана изучать общие закономерности функциони­рования экосистем и геосистем различного уровня. Значитель­ное распространение получило мнение о том, что экология - это комплексная наука исследующая среду обитания любых живых существ (включая человека).

Современная экология не является единой наукой. Она включает в себя более 50 частных экологических дисциплин, которые можно условно объединить в несколько блоков. Наибо­лее крупными разделами общей экологии являются: биоэколо­гия, геоэкология, экология человека социальная экология, эко­логия воздействия на среду, прикладная экология .

Лекция №2

Геоэкология в системе наук о земле

План:

1.     Место и связи геоэкологии среди наук о земле.

2.     Термин геоэкология

3.     Экологические проблемы геоэкологии

Ключевые слова:физико-географическая зона, провинция , ландшафт.

Геоэкология  — междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосферЗемли как среды обитания человека и другихорганизмов^[1][2][3][4]. В некоторых случаях геоэкологию определяют как комплексную прикладную дисциплину, которая отличается от биологических и соответствует географическим или геологическим дисциплинам^[4]. Основной задачей геоэкологии является изучение изменений жизнеобеспечивающих ресурсов геосферных оболочек под влиянием природных и антропогенных факторов, их охрана, рациональное использование и контроль с целью сохранения для нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды.

3.География и экология связаны узами глубокой преемст­венности. Объединяющим звеном между ними служит геоэко­логия или ландшафтная экология - часть географии, занимаю­щаяся изучением экологии географических систем или среды жизнедеятельности человека в границах пригодных территори­альных комплексов разного ранга.

Теоретические основы геоэкологии определяются законо­мерностями развития географической оболочки и 6иoсферы Земли. Между географической оболочкой и биосферой много общего. Они соподчинены между собой: биосфера является частью географической оболочки и отличается от нее меньшей мощностью, а также высокой концентрацией жизни. В зависи­мости от методологических подходов и научно-практических целей объектами изучения экологии могут быть как экосистемы (в биологии), так и геосистемы и ландшафты (в географии).

Важнейшее свойство географической оболочки и биосферы их пространственная неоднородность или « мозаичность». Она обусловлена сложным взаимодействием абиотических и биотических компонентов окружающей среды. С экологических позиций окружающая среда охватывает природные тела и явле­ния, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Это проявляется как в форме влияния организма на среду, гак и обратного влияния среды на организм.

Пространственная дифференциация географической обо­лочки и биосферы обусловлена сложным сочетанием, взаимо­связью и взаимозависимостью многих природных компонентов. Отметим при этом, что основными объектами пространственной дифференциации географической оболочки являются геосисте­мы, природные территориальные комплексы (ландшафты). Про­странственное разделение биосферы основывается на ее диффе­ренциации на экосистемы различного уровня.

Характерное свойство экосистем заключается вих разноуровенности. Экосистема высшего порядка - биосфера. Эле­ментарные экосистемы (биогеоценозы) совпадают, как правило, с участками, однородными по местоположению или одиночны­ми формами рельефа. Отличительные их черты: однородность растительного сообщества и физико-географических условий, а также постоянный приток энергии, питающей сообщество.

Для экосистем всех уровней характерны направленные в них потоки солнечной энергии, их преобразование и накопле­ние, а также определенная биологическая продуктивность, в результате чего наблюдаются внутренние и внешние круговороты веществ.

Геосистема (географическая система) материальная система, состоящая из природных компонентов, взаимосвязан­ных в своем размещении и развивающихся во времени, как час­ти целого. 1ермин близок к экосистеме, но отличается от нее тем., что геосистема может включать в себя территориальные промышленные комплексы, промышленные узлы.системы расселения и другие элементы техносферы.

Основным объектом территориальной дифференциации географической оболочки является природная система в ранге географическою ландшафта. Напомним, что большинство гео­графов под ландшафтом понимают конкретный (индивидуальный) генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и определенную общ­ность почвенно -растителъного покрова и отличающийся таким образом, однородностью большинства природных компонентов.

Индивидуальность ландшафта определяется сложностью и разносторонним взаимодействием природных компонентов, входящих в ею состав. Поэтому любые нарушения в структуре конкретного ландшафта, в характере сочетания присущих ему природных компонентов, вызванные и обусловленные антропо­генным воздействием, неизбежно приводят к изменению, как физиономического (внешнего) облика ландшафта и его природ­ного потенциала, так и его внутренней организации характера взаимодействия литогенной, гидроклиматогенной основы и биоты.

В силу этого, экологическое нарушение какой-либо части природного территориального комплекса неизбежно приводит к положительным, либо отрицательным экологическим измене­ниям в структуре геосистемы в целом

Уместно отметить определенное тождество целей и задач геоэкологии и ландшафтоведения в изучении проблем охраны природы. При этом задачей ландшафтоведения в отличие от геоэкологии (ландшафтной экологии), является исследование экологических     закономерностей    морфологических    единиц ландшафта- от фации и урочища до ландшафта включительно,

Между экосистемами и геосистемами (ландшафтами) суще­ствуют как черты общности, так и принципиальные различия. Оба термина характеризуют понятие природного комплекса. Различие между ними заключается в том, что в экосистеме ана­лиз межкомпонентных связей имеет биоцентрический аспект, ориентированный на выявление влияния группы абиотических природных компонентов па живую природу. При рассмотрении же природные ландшафтов элементы и связи между всеми при­родными компонентами рассматриваются как равнозначные, все они равны между собой (рис. 2). Другое отличие заключается в том.что понятие «ландшафт» почти всегда ограничено про­странственными рамками, в экосистемах же пространственные границы отсутствуют, они выделяются по признаку однотипно­сти условий местообитания (например, экосистема еловых гор­ных лесов Средней Азии).

         Принципиалъно иное   представление об объекте изучения геоэкологии было выдвинуто Г.Н.Голубевым /9/. Автор опреде­ляет в качестве объекта изучения геоэкологии экосферу. Последняя, по мнению Г.П. Голубева. представляет собой взаимо­связанную систему отдельных геосфер Земли в процессе их ин­теграции с обществом. Напомним, что еще ранее французский эколог Л. Кол предложил выделять в качестве объекта междис­циплинарного  исследования геоэкологии элементы биосферы Земли вместе с присущими им природными ресурсами, включив сюда же части ангропо- и техносферы.

     Сказанное полностью соответствует утверждению о том, что объектом изучения геоэкологии являются как природные, так и антропогенные геосистемы. В сферу интересов геоэколо­гии входит изучение цепных связей (прямых и обратных эколо­гических зависимостей) между элементами природной среды и антропосферой.

Лекция №3

Теоретические и методологические основы геоэкологии

План:

1.     Объект изучения экологии и геоэкологии.

2.     Системный характер проблем геоэкологии.

3.     Цели и задачи природоохранные функцмм геоэкологии

Ключевые слова: геосистема, природно-экологическое районирование, биогеоценология.

Так как геоэкология наука молодая четкого и общепринятого представления об объекте и предмете в ней еще не сформировалось. Зачастую эти представления весьма разнородны. Практически все они сводятся в основном к изучению негативного антропогенного воздействия на среду. В настоящее время существует несколько точек зрения в понимании геоэкологии как науки.

1. Геоэкология как раздел Всеобщей экологии (мегаэкологии), относятся к циклу экологических дисциплин. Объектом исследования является экосистемы высоких иерархических уровней (Реймерс, Яблоков и др.). Предметом исследования в этом случае являются общие закономерности взаимодействия биотических и абиотических компонентов в  таких экосистемах как биосфера,  материк, океан, биом.

2. Геоэкология как географическая наука (Жекулин, Голубев и  др.). В настоящее время геоэкология рассматривается как четвертая составная часть географии наряду с физической, экономической и социальной географией, и картографией. Объект исследования – геосистема,  геоэкосистема.

3. Геоэкология как раздел экологической геологии, изучающей техногенные изменения геологической  среды. Объект исследования – геологическая среда. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими средами атмосферой, гидросферой, биосферой, оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех ее многообразных проявлениях, рассматривается как наука на стыке геологии и экологии.

4. Геоэкология как самостоятельный раздел науки на стыке географии, экологии, биогеографии, почвоведения и геологии. Объект исследования – природная система, геоэкосистема. В этом случае геоэкологию считают интегральной (синтетической) наукой экологической направленности, изучающей закономерности антропогенно измененных природных систем.

По мнению большинства ученых, объектом современной геоэкологии является геоэкосистема. Геоэкосистема – природная система, находящаяся под прямым и косвенным воздействием хозяйственной деятельности, а также природно-антропогенная (измененная природная) или антропогенная (полностью созданная человеком) системы, состоящие из трех взаимосвязанных блоков: природа, население, хозяйство. Разновидностями геоэкосистем являются: природно-социально-экономическая система (ПСЭС), природно-социально-производственная система (ПСПС), природно-хозяйственная система (ПХС), геоэкосоциосистема, интеграционная геосистема, комплексная эколого-экономическая система (КЭЭС). Можно выделить несколько уровней организации геоэкосистем: глобальный, межгосударственный, федеральный, межрегиональный, региональный, межмуниципальный, муниципальный.

К  основным  свойствам  геоэкологических  систем  относят: 1) наличие  гомеостаза – состояния внутреннего динамического равновесия; 2) стабильность  – отсутствие  или  быстрое  затухание колебаний  в  системе; 3) устойчивость – способность сопротивляться внешнему воздействию и восстанавливать исходное  состояние после этого воздействия; 4)  упругость  –  способность системы переходить  из одного устойчивого  состояния  в  другое.

       2. Система - вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Прежде всего, это вытекает из того обстоятельства, что они сами - результат взаимодействия сложных систем, - как геосфер между собой, так и между геосферами и обществом, то есть они суть сплав естественных, социальных, экономических и политических проблем.

Геоэкологические системы это, как правило, сложные саморегу- лируемые и самоорганизующиеся системы. Существуют системы закрытые, когда не происходит обмен веществом, энергией, информацией через их внешние границы, и, наоборот, системы открытые. Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты) - как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается.

В природе, а тем более во взаимодействии общества и природы, существует бесчисленное множество прямых и обратных связей между компонентами, далеко не всегда хорошо изученных. Приведем примеры прямой и обратной связи. Неравномерное нагревание Земли на различных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает меридиональную циркуляцию атмосферы. При этом чем больше наклон оси, тем неравномернее нагревание и, следовательно, интенсивнее циркуляция. Это прямая связь. А вот пример отрицательной обратной связи. Известно, что чем температура воздуха выше, тем интенсивнее фотосинтез. Это приводит к увеличению поглощения растительностью содержащегося в атмосфере углекислого газа, а значит, к уменьшению парникового эффекта, и, следовательно, в конечном итоге, к понижению температуры воздуха.

Отличительная особенность экосферы - наличие гомеостазиса, то-есть состояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемого регулярным возобновлением ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов.

Современный английский философ Д. Лавлок приводит следующие примеры гомеостазиса. Соленость воды Мирового Океана составляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн. лет, если бы не природные процессы, выводящие соли из океанской воды. При этих условиях относительная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.

Содержание кислорода в атмосфере около 21%. При 16% дыхание останавливается, а древесина не горит. При повышении содержания кислорода до 25% даже влажные леса способны гореть. И в этих пределах кислородная атмосфера Земли существует два миллиарда лет!

За последние 3,5 млрд. лет излучение Солнца увеличилось на 30 %. При этом вследствие гомеостазиса экосферы, ее тепловой и водный балансы остались в пределах, способствовавших не только поддержанию жизни, но и ее развитию, то есть ее удивительной эволюции.

Еще одним примером гомеостазиса экосферы является поддержание глобального баланса углерода с точностью до 10'8 при геологических масштабах времени и с точностью до 10‘4 при масштабах времени порядка нескольких тысяч лет.

Наряду со свойством гомеостазиса, существуют и другие свойства геоэкологических систем: стабильность (отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе), устойчивость (способность восстановления прежнего состояния системы после ее возмущения), упругость (согласно канадскому экологу Б.Холдингу, это способность системы переходить из одного устойчивого состояния в другое). В более общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Шателье\ внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. Этот принцип, хорошо известный химикам и физикам, распространил в 1925 г. на геоэкологические системы американский биофизик и демограф А. Лотка.

Многие процессы в геоэкологических системах нелинейны, то- есть малое приращение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных системах существуют пороги, когда происходит резкое, непропорциональное воздействию в данный момент времени изменение свойств системы, в то время как до и после порога остается линейная связь. Например, в озерах Фенноскандии постепенный рост кислой реакции среды вызывает плавные изменения состояния озера в сторону большего под- кисления. Затем при определенной величине pH (обычно 5,5) происходит выделение свободного алюминия, чрезвычайно токсичного для рыбы и некоторых других представителей водной фауны, и состояние озерной системы преображается. При дальнейшем снижении величины pH снова устанавливается плавная реакция системы на внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздействием и результатом, когда постепенные, относительно плавные воздействия на систему или ее часть приводят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Каждый шаг воздействий, хотя и неблагоприятен для системы, но незначителен; столь же плавно накапливаются неблагоприятные изменения. В таком случае невозможно в точности указать момент, когда состояние системы было еще приемлемым, а когда стало уже неприемлемым. Такие изменения американский социолог М.Гланц называет ползучими. Типичный пример такого явления - состояние почвы: деградация почв вследствие эрозии в большинстве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные и потому малозаметные изменения, но через несколько десятилетий после начала сельскохозяйственного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким. Примеров таких плавных воздействий, приводящих к неблагоприятным результатам, чрезвычайно много.

Разновидностью ползучих геоэкологических изменений является так называемая “химическая бомба замедленного действия ”. Благодаря способности почв и рыхлых отложений удерживать в стабильном или малоподвижном состоянии токсичные химические вещества непосредственные результаты загрязнения, поступающего в почву, могут быть не видны. Однако относительно небольшие, но продолжительные изменения химического состояния экосистемы могут вызвать процессы, приводящие в конечном итоге к внезапным вредным воздействиям. При этом время между поступлением химических веществ в геоэкосистему и их внезапным воздействием может быть весьма продолжительным, то есть бомба замедленного действия налицо.

Типичным примером “химической бомбы замедленного действия”, а также и “ползучей геоэкологической деградации”, является поведение иона алюминия (А1+++) в почве. Алюминий в почвенном профиле неподвижен, если показатель кислотной реакции почвы (pH) превышает определенную величину. В случае уменьшения величины pH подвижность алюминия увеличивается. Антропогенные кислотные осадки, выпадающие из атмосферы, начинают влиять на кислотность почвы, содержащей ион алюминия, но показатель кислотной реакции остается неизменным, пока почвы еще содержат запас катионов, играющих роль буфера против увеличивающейся кислотности. Так продолжается до той поры, пока не израсходуется буферная способность почвы, после чего pH резко уменьшается, и ион алюминия становится подвижным, вызывая гибель рыбы в озерах, ухудшение состояния лесов и другие неблагоприятные геоэкологические эффекты.

В геоэкологии мы можем наблюдать все приведенные выше типы поведения природно-общественных систем.

Рассматривая геоэкологические проблемы как сложные логические системы, можно сказать, что для понимания и решения проблемы исследование взаимодействия между элементами (то есть исследование структуры системы) важнее, чем исследование самих компонентов.

Такой подход фактически традиционен для географии, и такой же подход характерен для геоэкологии.

Геоэкологические проблемы по большей части междисциплинарны. Проблема возникает часто как общественная, но корни ее лежат в вопросах естественного характера. Для ее решения необходимо предпринять определенные действия в социальной сфере, изменяя тем самым природные условия, к которым, в свою очередь, должно приспосабливаться общество.

Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к существенным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв вследствие разноса солей с обнажившегося дна ветром и др.) и имело очень большой общественный резонанс. Падение уровня произошло в результате изменения составляющих его водного баланса: вследствие развития орошения резко уменьшился приток в море воды Амударьи и Сырдарьи. Для восстановления более высокого, чем сейчас, уровня Арала необходимо такое коренное изменение социальных условий в бассейне, которое бы в конечном итоге способствовало снижению водопотребления (снижение доли сельского населения, изменение структуры посевов, пересмотр стратегии развития сельского хозяйства и пр.). Таким образом, проблема Арала, внешне видимая как естественная, в основном по происхождению гидрометеорологическая, а фактически социальная. Она уходит своими корнями в советский период развития Центральной Азии и связана с очень сложной жизнью современного общества новых государств. Разделить такую проблему на отдельные, привычные науки практически невозможно, и решение ее может быть только на основе системного подхода.

Все общемировые геоэкологические проблемы можно разделить на две большие категории: проблемы глобальные и проблемы универсальные. Глобальные проблемы охватывают всю экосферу в целом, но могут проявляться по-разному в различных районах мира. Универсальные проблемы многократно повторяются, в определенных модификациях, складываясь в общемировую проблему. Разрушение озонового слоя Земли - характерный пример глобальной проблемы, в то время как деградация почв - типичный пример универсальной проблемы. Такое деление удобно, потому что стратегии решения глобальных и универсальных геоэкологических проблем различют- ся. В частности, в первом случае действенным методом решения проблемы может быть международное соглашение, выполняемое затем на национальном уровне, а во втором случае зачастую достаточно концентрировать действия по решению проблемы на локальном уровне, имея в, виду решение общенациональной или всемирной задачи.

Очень большая трудность в решении геоэкологических проблем заключается в том, что природные ресурсы и процессы чрезвычайно затруднительно, а то и невозможно выразить в денежной форме, а без этого нельзя оценить истинную стоимость затрат и потерь. Возможно, например, оценить стоимость древесины в лесу, но эта оценка будет намного ниже истинной стоимости леса, которая должна бы включать величину и интенсивность его биологической продукции, его видовое и ландшафтное биологическое разнообразие, его климатические и гидрологические свойства, красоту и привлекательность лесного ландшафта, роль данного конкретного леса в традиционной местной хозяйственной деятельности и многие другие показатели. Без решения таких системных задач невозможна полная оценка результативности хозяйственных мероприятий, затрагивающих окружающую среду.

На национальном уровне, чтобы знать истинное состояние страны, необходимо, наряду с традиционно выполняемыми ежегодными расчетами макроэкономических показателей, таких как валовой национальный продукт (ВНП), учитывать также геоэкологическое состояние страны, его приращения и потери. Оценка “истинного состояния прогресса” США, выполненная одной из исследовательских групп, включала (весьма приближенно) такие факторы как стоимость загрязнения окружающей среды, потерю пахотных земель, расходование невозобновимых ресурсов, долгосрочный ущерб окружающей среде, потери первичных лесов и пр. Расчеты показали, что в 1950-1973 гг. происходил рост “истинного” экономического состояния США, а с тех пор и до недавнего времени происходит его неуклонное снижение. Подобные попытки расчетов делапило и для других стран (Нидерланды, Франция, Австралия, Канада), и были получены похожие результаты (см. также раздел IV.6.).

Другая трудность в решении геоэкологических проблем в том, что многие ценные свойства и процессы в экосфере принадлежат всем, а значит, никому. К этой категории относятся, например, атмосфера, глобальный круговорот воды и его отдельные звенья, леса и почвы, если они коллективного или общенационального пользования, и пр.

Гаррет Хардин (США) назвал эту ситуацию “трагедией всеобщего достояния”. Он приводит следующий пример. На общественном лугу пасется N групп коров, каждая из которых состоит из п голов, принадлежащих N хозяевам. Пока все коровы на лугу потребляют траву в пределах ее годового прироста, ситуация устойчива. Затем один из хозяев решает увеличить свое стадо, состоящее из п коров, на одну корову. Для него это означает заметное увеличение богатства (на 1/п- ую часть), а для луга в целом приращение антропогенного давления составит всего лишь 1/(п+1). Видя такую выгодную для отдельного лица ситуацию, другой хозяин принимает подобное решение, затем третий, четвертый, и так все N хозяев. Суммарное приращение антропогенного давления становится уже N/(n+l).

Рост численности скота продолжается, даже если хозяева понимают, что их действия ведут к избыточному количеству коров, превышающему потенциальную емкость луга, то есть к перевыпасу и, в конечном итоге, к снижению продуктивности луга. Персональная алчность оказывается сильнее, чем коллективный интерес. Договориться о совместных действиях до наступления критического состояния обычно не удается, и продуктивность луга начинает снижаться, зачастую катастрофически. Иногда, но не всегда, удается, наконец, договориться о совместных действиях, но уже не по оптимальной эксплуатации луга, а по выходу из критической ситуации.

Приведенный выше пример чрезвычайно типичен для многих геоэкологических ситуаций. Если не удается найти стратегию совместных действий нескольких хозяев на одном лугу, то насколько сложнее выработать согласованную стратегию решения совместных задач для Земли в целом!

Итак, в геоэкологии возникает много задач системного характера, отличающихся следующими чертами:

·         Взаимодействие естественных и общественных процессов и закономерностей.

·         Междисциплинарность задач, требующая интеграции различных наук.

·         Обычно существует не один пользователь ресурса или системы, а несколько, причем зачастую с различными интересами.

·         Многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчисляться в денежном выражении.

·         Одновременно встречаются явления, хорошо описываемые количественно и плохо описываемые количественно.

·         Состояние системы или проблемы не может быть описано одним показателем, и необходимо разработать систему геоэкологических индикаторов.

Лекция №5

Связь современного общества в системе наук о земле

План:

1.     Современный экологический кризис.

2.     Особенность биоты экосферы.

Ключевые слова:экосфера, биота, биотоп, экотоп, биогеоценоз, экосистема

Природа – это интуитивно ясное и в то же время трудно определяемое в силу его многозначительности понятие. В широком смысле природа – это все сущее во всем многообразии его проявления. В таком понимании «природа» по содержанию совпадает с такими понятиями как Вселенная, Космос, материя. Именно это значение природы является предметом философского анализа.

         Понимание природы в узком смысле может быть рассмотрено в двух аспектах. Первый – природа как совокупность естественных условий существования человека и человечества. Второй – природа как совокупность объектов изучения естествознания.

         Значительную роль в утверждении современного подхода к природе сыграли: экология, концепции биосферы, ноосферы, принцип коэволюции человека и природы. Экология – это наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой; о допустимых технических воздействиях на природную среду обитания человека. Экология изучает разнообразные связи на уровне «организм-среда», но особое внимание уделяет положению человека в экосистеме; антропогенным воздействиям на биосферу; взаимоотношениям общества и природы; формированию системного экологического мышления, экологической культуры, и другим глобальным проблемам современности.

         К глобальным проблемам современности относят экологические, демографические, проблемы кризиса культуры, проблемы войны и мира. Основными причинами глобальных проблем является усиленный рост потребностей человечества, возросли масштабы технических средств воздействия обществ анна природу, истощение природных ресурсов.

 Глобальные экологические проблемы сосредоточены в системе отношений «человек-общество-биосфера». Они требуют от ученых и предпринимателей повышения ответственности за последствия и результаты их деятельности, а также усиления контроля со стороны государства, правительственных структур за осуществление предполагаемых проектов и разработок. Реакцией науки на глобальную экологическую проблему стало создание новой отрасли – социальной экологии. Она направлена на изучение экстремальных ситуаций, выяснение факторов, обуславливающих экологический кризис и поиск оптимальных путей выхода. Следовательно, отчетливо видно, что экологическая проблема занимает значительное место в жизни и существовании человечества. Поскольку экологически беззаботный режим в настоящее время мыслится недопустимым. Именно несоблюдение принципов и режимов природопользования, стремительное развитие технологий и составляют саму экологическую проблематику.

         Необходимо также определить и философский смысл экологической проблемы, почему такая наука как философия изучает проблему экологии. А смысл в том, что философия сама по себе система, состоящая из идей, теоретически объясняющих отношение человека к миру. А экология - это самое непосредственное человеческое отношение к природе, к миру в целом. Поэтому философия через свои идеи направляет мысль человека так, чтобы у него усовершенствовалось своеобразное экологическое сознание, так необходимое для предотвращения глобальных экологических проблем. Философия формирует в подсознании людей экологическую культуру, которая является основой, базисом для правильного восприятия и использования человеком того, что предоставлено природой. А при правильном мышлении и правильных действиях в отношении экологии и природы в целом не будет возникать вопрос экологической проблемы.

         Таким образом ученые во всеуслышание заявляют о глобальных проблемах современности, к которым относят проблемы, охватывающие систему «мир-человек» в целом и которые отражают жизненно важные факторы человеческого существования. Глобальные проблемы имеют не локальный, а всеохватывающий планетарный характер. От их решения зависят предотвращение глобального кризиса современной цивилизации, жизнедеятельность общества, судьба человечества, состояние природной среды, социальный прогресс.

2. Биота - это совокупность организмов, обитающих на какой-либо территории. Живые организмы играют огромную, определяющую роль в формировании и функционировании экосферы. Именно они превратили Землю в планету, резко отличающуюся от других. Биота обеспечивает стабильность экосферы, поддерживая оптимальные условия ее существования и гася возмущения.

Один из самых важных, а может быть, и наиважнейший природный процесс в экосфере - фотосинтез, то есть процесс образования растительностью органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. Простейшая химическая реакция фотосинтеза может быть записана следующим образом:

6С02 + 6Н20 + Я, -gt; С6Н1206 + 602

где X это солнечная радиация.

При образовании органического вещества в процессе фотосинтеза, растения, в дополнение к углероду, водороду и кислороду, присоединяют в органическое вещество азот и серу. Фотосинтезированное органическое вещество это важнейший возобновимый ресурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальных биогеохимических циклов.

Удивительно, что для фотосинтеза используется менее одного процента поступающей к поверхности Земли солнечной радиации. Убедительного объяснения столь низкого коэффициента использования энергии Солнца, по-видимому, пока не найдено.

Заметим, что по абсолютной величине суммарная энергия, затрачиваемая на фотосинтез, значительна. Она на порядок превышает количество энергии, потребляемой человеческим обществом.

Наряду с синтезом органического вещества в природе, происходит и его разложение, или деструкция, то есть распад органических структур на составные части, включая питательные (биогенные) вещества, с выделением энергии. И в этом процессе биота играет определяющую роль. На глобальном уровне, вследствие главным образом деятельности биоты, устанавливается с очень высокой степенью точности баланс между продукцией и деструкцией органического вещества.

Тем самым обеспечивается устойчивость цикла углерода, этого важнейшего биогеохимического цикла.

Биота осуществляет также весьма эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов, определяя тем самым устойчивость соответствующих глобальных биогеохимических циклов.

Очень важно, что в процессе фотосинтеза образуется также и кислород. Именно благодаря деятельности биоты атмосфера Земли имеет значительное содержание кислорода. Одним из фундаментальных последствий формирования кислородной атмосферы было образование озонового слоя, отсекающего наиболее жесткую, губительную для живых организмов часть ультрафиолетовой солнечной радиации, что позволило биоте в процессе ее эволюции выйти из океана на сушу.

Важнейшую роль биота играет в выветривании (разрушении) горных пород и образовании почв: микроорганизмы обеспечивают эффективное формирование большей части мелкодисперсной фракции почв, играющей определяющую роль в плодородии почвы.

Перечисление важнейших глобальных процессов, в которых биота играет определяющую или важную роль, могло бы быть продолжено.

Человеское общество в процессе своей эволюции оказывало все увеличивающееся давление на окружающую среду. Во многих случаях это давление осуществляется посредством воздействия на биоту и биогенные процессы. Человек как биологический вид находится на верхнем уровне экологической пирамиды. Это означает, что в соответствии со сложившимися в природе соотношениями, он может потреблять не более нескольких процентов от производимого в процессе фотосинтеза органического вещества. На самом деле он потребляет или разрушает около 40% органического вещества, производимого растительностью суши, что является важнейшим индикатором глобального экологического кризиса.

Лекция №5

Геосфера земли и деятельность человека

План:

1.     Геосфера земли и деятельность человека

2.     Особенности связи экосферы и общества

3.     Геосферы земли, их основные особенности

Ключевые слова: исчерпываемые и неисчерпаемые ресурсы, топливно-энергетические ресурсы,пустыня

Сегодня человеческая деятельность фактически оказывает реальное воздействие на геоэволюцию Земли.

Существующие сегодня проблемы экологии в большинстве случаев связывают с отрицательным воздействием человека на биосферу Земли.
И все изменения в земном ландшафте, связанные  с деятельностью человека (добыча полезных ископаемых в первую очередь), экологи также связывают (оценивают) с воздействием на биосферу (почву, биоту, водный и тепловой режимы). 
Считается, что необратимые изменения в ландшафте последуют после нарушения твердого фундамента, рельефа, климата, так как эти компоненты — основные входы в геосистему, через которые извне поступает вещество и энергия. Преобразования твердого фундамента и мезорельефа формирует совершенно новые геосистемы — антропогенные (отвалы, карьеры, овраги и др.). И экологи в основном оценивают воздействие этих антропогенных ландшафтов на биосферу. При этом практически не оценивается экологический эффект, который оказывают изменения в верхних слоях земной коры, происходящие при строительстве и функционировании шахт, газо- и нефтескважин. 

Технологии добычи полезных ископаемых  разрабатываются и совершенствуются  уже многие десятилетия в связи с истощением легкодоступных месторождений Геологи (разведчики недр) и разработчики  технологий  не представляли себе всех реальных отдаленных последствий добычи. 
Кто мог предположить следующее:

1. что будут происходить проседание и провалы почвы над выработками, которые наблюдаются, например, в Донбассе (над угольными разработками), а также на разработках железной руды в Кривбассе? Аналогичные явления наблюдается в различных странах мира.
2. что шахтная добыча полезных ископаемых приводит к увеличению выделения радиоактивного радона?

3. возникнут проблемы с шахтными водами при закрытии шахт. Сейчас наиболее это проявляется в подтоплении. Но  никто не догадывается, чем это обернется в ближайшем и отдаленном будущем.
Вышеприведенные примеры – это  результат печального исторического опыта.
Однако реальные последствия добычи полезных ископаемых могут быть более фундаментальными, так как сегодня не учитываются (или просто не понимаются)  взаимосвязи в литосфере Земли, и целый ряд изменений, происходящих при добыче.

Непонимание или недооценка взаимосвязей в геосфере (литосфере) связано, вероятно, с отсутствием у геологов, геофизиков (в науке геологии) и добытчиков основополагающей теории, которая бы определяла  взгляд на Землю, как на целостный организм. Складывается такое впечатление, что ими управляет потребительская идеология, которая формирует у них взгляд на Землю, как объект неживой Природы и источник сырья.
Полезные ископаемые сотни миллионов лет формировались в земной коре.  Образование полезных ископаемых происходило за счет различных процессов в литосфере, мантии и ядре Земли.  Шли определенные физические, физико-химические и химические процессы. И месторождения полезных ископаемых – это уже некий равновесный вариант. Извлекая полезные ископаемые, мы нарушаем создавшееся равновесие, что порождает самые неожиданные (на первый взгляд) последствия.

Если в человеческом обществе происходят глобализационные процессы, то эти процессы должны повлиять  на идеологию науки геологии  и геологов в том плане, чтобы кардинально изменить их отношение к планете. Все в этом мире, в Природе, в геосфере и биосфере взаимосвязано. И взаимосвязь эта более глубокая, более всеобъемлющая, чем мы думаем. Вмешательство человечества в геоэволюцию Земли фактически началось с началом добычи полезных ископаемых.  И сегодня это вмешательство – по масштабам и энергетике – близко  космическому. Ответная реакция Земли в геосфере явно наблюдается, что проявляется в увеличении число и мощности природных катаклизмов. Это надо знать, понимать, правильно оценивать, изучать и учитывать в своей деятельности.

Земля разделена на концентрически расположенные слои (геосферы), различающиеся химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами. Можно выделить следующий ряд геосфер, из которых состоит Земля: ядро; мантия; литосфера; гидросфера; атмосфера; магнитосфера.

Ядро Земли – занимает центральную область нашей планеты. Это самая глубокая геосфера. Состоит из двух частей – большого внешнего и малого внутреннего ядра. Внутреннее ядро - это шар из железа и никеля. Внешнее ядро представляет собой жидкость – расплавленное железо с примесью никеля и серы.

Мантия – наиболее мощная оболочка Земли, занимающая 2/3 ее массы и большую часть объема. Она также существует в виде двух шаровых слоев – нижней и верхней мантии. Вещество мантии, скорее всего, находится в кристаллическом состоянии. Температура мантии составляет около 2500 ° С. В расплавленном состоянии находится астеносфера – нижняя часть верхней мантии; слой, подстилающий верхнюю мантию и литосферу. Верхняя мантия по отношению к кратковременным нагрузкам ведет себя как жесткий материал, а по отношению к длительным нагрузкам – как пластичный.

Литосфера – это земная кора с частью подстилающей ее мантии. Земная кора в верхней части слагается гранитами, в нижней – базальтами. Геологические особенности коры определяются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы – трех самых внешних оболочек планеты. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется. На поверхности литосферы в результате совокупной деятельности ряда факторов возникает почва – это сложнейшая система, стремящаяся к равновесному взаимодействию с окружающей средой.

Гидросфера – водная оболочка Земли представлена на нашей планете Мировым океаном (большая часть поверхности Земли), пресными водами рек и озер, ледниковыми и подземными водами. Из этого количества 97 % приходится на соленую морскую воду, 2 % составляет замерзшая вода ледников и 1 % – пресная вода. Гидросфера – это сплошная оболочка Земли, так как моря и океаны переходят в подземные воды на суше, а между сушей и морем идет постоянный круговорот воды. Важной частью гидросферы Земли являются реки – водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов. Озера, болота, подземные воды также часть гидросферы Земли. Ледники, образующие ледяную оболочку Земли (криосферу), также являются частью гидросферы нашей планеты. Именно в них содержатся основные запасы пресной воды (3/4).

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли, окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. Атмосфера состоит из воздуха – смеси газов (азота, кислорода, инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды). Кроме того, воздух содержит большое количество пыли и различных примесей, порождаемых геохимическими и биологическими процессами на поверхности планеты. Для атмосферы Земли характерен так называемый парниковый эффект, обуславливаемый поглощением молекулами H2O, CO2 и O3 теплового излучения нагретого солнечными лучами поверхности планеты. В атмосферу с земной поверхности непрерывным потоком поступают всевозможные примеси, порождаемые геохимическими и биологическими процессами, а также человеческой деятельностью. Атмосфера Земли имеет слоистое строение, причем слои отличаются по физическим и химическим свойствам. Важнейшими из них являются температура и давление, изменение которых лежит в основе выделения атмосферных слоев. Таким образом, в атмосфере Земли выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера – это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Имеет постоянную температуру. В тропосфере содержится основное количество водяных паров, образуются облака и формируются все виды осадков. В стратосфере наблюдается повышение температуры из-за поглощения солнечного излучения озоном. Ионосфера – эта часть атмосферы, состоящая из ионов (электрически заряженных частиц воздуха). Ионизация воздуха происходит под действием Солнца. Роль мезосферы состоит в поглощении ультрафиолетовой радиации Солнца озоном, водяным паром и углекислым газом. В термосфере происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Верхняя область атмосферы называется экзосферой. В ней содержатся атомарный кислород, гелий и водород. Часть этих элементов постоянно уходит в мировое пространство.

Магнитосфера – это внешняя и наиболее протяженная оболочка Земли. Магнитосфера представляет собой область, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения. Образует магнитный хвост Земли. В ней находятся радиационные пояса.

Человек значительно, и по большей части бессознательно, преобразовал Землю в результате своей хозяйственной деятельности. В особенности большие изменения произошли и происходят в последние десятилетия, причем они охватывают как природную, так и общественную сферы. К наиболее существенным, общепланетарным изменениям следует отнести:

1.     Трансформацию ландшафтов Земли;

2.     Изменения глобальных биогеохимических циклов вещества;

3.     Изменения особенностей и режима геосфер;

4.     Сокращение биологического разнообразия.

Эти изменения столь значительны, что для их обозначения в научной и политической литературе на английском языке возник и стал общепринятым и общепонятным специальный термин Global Change, что может быть переведено как глобальные изменения. Более детальный анализ этих процессов выполнен в соответствующих главах учебника.

Итак, основные особенности взаимодействия человека и природы заключаются в следующем:

·                     Существование и развитие человечества основано на постоянном использовании природных ресурсов экосферы (биологических, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее пространства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологических “услуг”).

·                     В процессе своей деятельности человечество во все большей степени влияет на системы жизнеобеспечения Земли, такие как глобальный круговорот воды вместе с природной самоочищающей способностью водоемов, атмосферу с ее постоянным химическим составом и способностью поглощать загрязнения, механизм образования первичной биологической продукции посредством фотосинтеза как основы питания всех живых существ, включая человека, и др.

·                     В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, продолжилось в литосфере, и, наконец, в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу. Интенсивность и глубина взаимодействия постоянно усиливаются. В особенности резко это взаимодействие увеличивалось в последние десятилетия XX века.

·                     Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам, когда потребности человека превышали имеющиеся в данный момент ресурсы или когда выбросы продуктов деятельности человека в окружающую среду превышали ее самоочищающую способность. Такие частные, или локальные геоэкологические кризисы - неизбежная особенность системы взаимоотношений природы и человеческого общества. Разрешение кризисов приводит к частичному преобразованию геосфер Земли и, следовательно, экосферы. При этом по мере развития общества и возникновения геоэкологических кризисов происходит постепенное и, по-видимому, необратимое накопление антропогенных преобразований экосферы.

- Ресурсы и размеры экосферы, как и мощность систем ее жизнеобеспечения, ограничены. В то же время, потребности человечества пока непрерывно нарастают. Отсюда вытекает очевидная неизбежность глобального геоэкологического кризиса, связанного с противоречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека. Пока нет общепринятого мнения по поводу того, наступил этот кризис, или еще нет. Однако ясно, что глобальный геоэкологический кризис, когда бы он ни наступил, - одна из самых серьезных, а возможно, и наисерьезнейшая проблема из стоящих перед человечеством.

Лекция №6

Атмосфера.Влияние деятельности человека

План:

1.     Основные особенности загрязнения атмосферы, ее роль в динамической системе экосферы.

2.     Антропогенные изменения состояния атмосферы  и их последствия: источники и загрязнения

Ключевые слова: атмосфера, тропосфера,озон,стратосфера,мезосфера, тормосфера, экзосфера, индекс загрязненности атмосферы,гигиеналық нормативтер-ПДК,ПДВ

1.В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмо­сферного воздуха на территории России вносят: теплоэнерге­тика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной метал­лургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предпри­ятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмо­сферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на авто­транспорт (50—60%), тогда как на долю теплоэнергетики зна­чительно меньше, всего 16—20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные уста­новки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (ди­оксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, се­ры, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн кВт расходует в сутки до 20 тыс. т угля и выбрасывает в атмосферу за это время 680 т S 0₂ и S 0₃, 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными вещества­ми на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный ис­точник энергетического загрязнения атмосферы — отопитель­ная система жилищ (котельные установки) дает мало окси­дов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в вы­соких концентрациях рассеиваются вблизи котельных уста­новок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тон­ны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как мар­ганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются па­рогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бен­зола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно за­грязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производстве.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержа­щих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной ме­таллургии при переработке свинцово-цинковых, медных, суль­фидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значи­тельного разнообразия и концентрированности, представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнооб­разных химических производствах атмосферный воздух загряз­няют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные га­зы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное ко­личество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах.

Наибольшее количество вредных веществ в составе отрабо­танных газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет сни­зить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Постоянство состава воздуха – важнейшее  условие существования человечества. Поэтому любые изменения его состава рассматриваются как загрязнение.

В норме атмосферный воздух содержит следующие компоненты:  азот – 78 %, кислород – 20 %, аргон – 0,9 %, углекислый газ – 0,03 %, озон – менее 0,001 %. Соотношение между основными компонентами воздуха в процессе развития цивилизации существенно не изменилось, однако в период промышленной и научно-технической революций увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения. Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий. Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд. т/год (приблизительно 0,7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы – 200 млн т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов – 1 млн т/ год; выброс свинца – 0,4 млн т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца – в 20 раз, двуокиси серы – в 15 раз.

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественные (извержение вулканов, лесные пожары, разложение живых организмов) и искусственные (промышленность, транспорт, ЖКХ). В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения воздуха стали значительно превышать по масштабам естественные. Например, техногенное поступление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн известных) в 10–100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбрасывают на поверхность около 3 млрд. т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.

Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Причем значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

2.Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, азота  и серы, фенолы, формальдегид, углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются: на газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода),жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей) и твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества).

·     Загрязняющие вещества, выброшенные в атмосферу могут:

·     оседать под действием силы тяжести;

·     физически захватываться оседающими частицами (туманами и осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

·     включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота);

·     изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться, вступать в химические реакции с другими загрязнителями);

·     находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь воздушными потоками в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

Загрязнение воздуха имеет многообразные вредные последствия. Воздействия его могут быть различны в зависимости от вида загрязнителя, концентрации его в воздухе, длительности и периодичности воздействия.

Неблагоприятное действие веществ, обладающих токсичными свойствами, при проникновении в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития.

Загрязнение атмосферного воздуха, кроме локальных эффектов, является причиной последствий глобального масштаба. Кислотные дожди, глобальное потепление, нарушение озонового слоя Земли вызваны загрязнением атмосферного воздуха.

Так наиболее известным газом, содержание которого в атмосфере резко изменялось за последние 150 лет, является диоксид углерода, он же углекислый газ, относящийся к парниковым газам, то есть газам, создающим в атмосфере условия, задерживающие инфракрасные лучи, в результате чего нагреваются поверхность Земли и нижний слой  атмосферы. Количество диоксида углерода в атмосфере при современных темпах потребления ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата на 1^°С к 2025 году и на 3^°С к концу следующего столетия.

Другим газом в составе атмосферы, влияющим на парниковый эффект на нашей планете, является метан. Основной природной причиной образования метана является деятельность ряда бактерий, разлагающих  углеводы на метан. Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных. Антропогенное образование метана происходит в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют останки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.

Помимо диоксида углерода и метана, к парниковым газам относятся  фреоны,  оксид  азота, озон, а также пары воды (табл. 6.2). Все эти соединения присутствовали в атмосфере почти весь период её существования, но в крайне незначительном количестве. Резкий же рост их концентрации в атмосфере отмечается в последние сто лет.

Таблица 1 Основные парниковые газы

и доля их влияния на глобальное потепление  на Земле

На межправительственной мадридской конференции в 1995 году ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом. Обеспокоенность мирового сообщества данной проблемой привела к разработке и принятию международной Конвенции по изменению климата. В декабре 1997 г. в Киото (Япония) на конференции был подписан Протокол к Конвенции, установивший для государств – участников количественные обязательства по сокращению выбросов диоксида углерода. Так, члены Европейского союза и Швейцария должны к 2012 годам снизить выбросы на 8 %, США – на 7 %, Япония – на 6 % относительно базового 1990 г.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Поэтому переговоры по вопросу сокращения идут очень сложно. Такие страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, не подписали соглашение. Джордж Буш отказался подписать Киотский протокол, при том что США выбрасывают углекислого газа в атмосферу втрое больше, чем все страны Западной Европы.

Основным препятствием на пути международного взаимодействия по вопросу предотвращения «парникового эффекта» является научная неопределенность. Поскольку многие видные ученые, например академик А.П. Капица, настаивают на том, что никакого потепления нет, а на самом деле продолжается длительный ледниковый период  и на него накладываются более короткие климатические циклы потепления. Кроме того, подписание Киотского протокола влечет за собой серьезные экономические последствия – сворачивание загрязняющих производств и дорогостоящую модификацию очистных технологий.

Тем не менее, факт остается фактом – за последние сто лет среднегодовая температура поднялась более чем на полградуса. В докладе ООН под названием «Климатические изменения 2001: последствия, адаптация и уязвимость» предсказывается, что в течение нынешнего столетия средняя глобальная температура повысится на 5,8°С.

В последние десятилетия большое внимание ученых привлекают пространства в озоносфере с пониженным содержанием озона. Это явление представляет собой сложную экологическую проблему, заключающуюся в истощении озонового слоя Земли. Известно, что озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км и защищает земную поверхность от солнечного излучения высокой энергии (УФ-лучей), избыток которой губителен для живых существ.

Общее количество озона в атмосфере невелико, тем не менее, это один из наиболее важных её компонентов. Благодаря озону ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и  40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 7 000 раз. Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, и нарушению теплового баланса планеты. Избыток ультрафиолета губителен для живых существ.  Так, например, установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1 % приводит к увеличению раковых заболеваний на 2 %. Кроме того, уменьшение содержания в атмосфере озона и увеличение УФ-излучения может быть причиной катаракты глаз, ослабления иммунной системы человека, понижения эффективности вакцинации против инфекционных заболеваний.

Одной из главных причин истощения озонового слоя Земли является загрязнение атмосферы за счет выбросов в нее фреонов, которые широко применяются в быту в качестве хладоагентов, пенообразователей и растворителей в аэрозольных упаковках. Эти газообразные вещества поднимаются, не разлагаясь, до высоты озонового слоя, где они подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Помимо фреонов, серьезным катализатором разложения озона являются оксиды азота. Продукты неполного сгорания органического топлива сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов также разрушают озоновый слой. За счет них разрушается до 10 % озонового слоя атмосферы. Только один запуск космического корабля «Шаттл» приводит к разрушению примерно       10 млн т озона.

Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г., его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Наиболее глубоко научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

Известно, что при нормальном природном составе воздуха обычная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 5,5 ... 5,6). Подкисленные атмосферные осадки  (pH ниже 5,5) возникают из-за повышенного содержания в воздухе в первую очередь оксидов серы и оксидов азота, которые, взаимодействуя с парами воды, образуют соляную, азотную и серную кислоты.

Известен также “синдром кислотных частиц”, при котором наблюдается оседание твёрдых частиц сульфатов или нитратов в отсутствие влаги с дальнейшим их растворением в воде с образованием кислот.

В результате попадания кислотных дождей (или снега, тумана, града) в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и других водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Так, проведенные в Европе исследования показывают, что в последние 10 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 20–30 %. 

Лекция №7

Гидросфера. Влияние деятельности человека

План:

1.     Воды суши. Основные особенности загрязнения гидросферы.

2.     Центральная роль воды во многих природных процессах и проблемах окружающей среды

3.     Глобальный круговорот воды его роль в функционировании экосферы.

Ключевые слова: водные ресурсы, лимиты, речные экосистемы, методы очистки воды

Главные водопотребители и водопользователи являются источниками загрязнения гидросферы. Промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовое хозяйство, транспорт, рекреация влияют на состояние водоемов.

Выделяют несколько видов загрязнения водоемов: химическое, биологическое, физическое. Химическое загрязнение – это загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами, металлами и их солями, поверхностно-активными веществами, кислотами и щелочами. Биологическое загрязнение – это загрязнение вирусами, бактериями, болезнетворными организмами, водорослями и т.д. К физическому загрязнению относится тепловое и радиоактивное, содержание в воде взвешенных твердых частиц, шлама, песка, ила, глины.

Основными факторами химического загрязнения морей и океанов являются следующие:

1. сброс сточных вод промышленности и коммунально-бытового хозяйства;

2.    поступление с суши применяемых в сельском и лесном хозяйстве веществ (удобрений, пестицидов);

3.    утечка веществ  при работе транспорта и авариях;

4.    разработка полезных ископаемых на морском дне;

5.    захоронение вредных отходов в водоемах;

6.    поступления загрязняющих веществ из атмосферы.

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная. Различают минеральное и органическое загрязнение сточных вод. При минеральном загрязнении сточные воды содержат соли, кислоты, щелочи и другие минеральные вещества. В промышленных стоках содержится 40% минеральных веществ и 60% веществ органического происхождения. К веществам органического происхождения относятся растительные волокна, животные и растительные жиры, остатки плодов и овощей, отходы целлюлозно-бумажной, кожевенной, пищевой промышленности. Сточные воды с этими веществами являются причиной органического загрязнения водоемов.

Река Потомак похожа на открытую помойную яму со слоем отбросов на дне до 3 м. Здесь запрещено не только купаться, но даже кататься на водных лыжах, т.к. существует опасение попадания на кожу человека вместе с брызгами болезнетворных бактерий. Ниагарский водопад стал опасным для здоровья людей, т.к. с брызгами воды распыляются вредные вещества, содержащиеся в реке. Рядом с рекой находится свалка промышленных отходов, где содержание вредного вещества диоксида превышает допустимую норму в 600 раз. Это вещество попадает в реку Ниагару, в озеро Онтарио и представляет значительную опасность для питьевой воды.

Значительной концентрацией загрязняющих веществ отличаются внутренние и окраинные моря, например, Балтийское, Северное, Средиземное, Японское и Каспийское. В этих морях загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях. Например, средняя концентрация ртути в мышцах рыб Балтийского, Азовского, Каспийского морей в 2-4 раза выше, чем в мышцах океанических рыб. Уменьшение численности тюленей в Северных морях произошло из-за отравления их инсектицидом. В организмах голландских тюленей их в 10 раз больше, чем в тюленях Германии и Дании. Это приводит к уменьшению их рождаемости. При содержании в водоемах 0,02-0,03 мг/л фенолов происходит полная потеря вкусовых и товарных качеств рыбы. Вредные свойства фенолов для водных бактерий проявляются при концентрациях в 10 раз меньших, чем для рыб.

Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4% фосфорных удобрений попадает в водоемы. Если в незагрязненных реках средний уровень содержания нитратов составляет 100 мг/л, то в Западной и Центральной Европе – 4500 мг/л,  концентрация фосфора в реках этого региона  в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах.  Возрастание концентрации биогенов приводит к эвтрофикации водоемов. Эвтрофирование (эвтрофикация) – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или природных факторов (Н.Ф.Реймерс). Биогенные элементы – это химические элементы, необходимые для поддержания жизни. Например, повсеместно в Европе наблюдается эвтрофикация поверхностных вод. Анализ проб воды показал, что в 8-28% проб отмечено повышенное содержание нитратов, превышающее национальные нормы. В грунтовых водах такие превышения содержат в 4-18% проб, в частных колодцах – в 11% проб, в системах коммунального водоснабжения в 0-2,8% проб.

При эвтрофикации увеличивается количество сине-зеленых водорослей, уменьшается количество О2 и возрастает СО2 и СН4, происходит вторичное загрязнение водоемов токсическими веществами (которое выделяют сине-зеленые водоросли), увеличивается растворимость карбонатов, что вызывает гибель кораллов и других скелетных форм бентоса. В результате эвтрофикации водоемов происходит изменение видового состава рыб в следующей последовательности: лососевые – сиговые – корюшковые – окуневые - карповые. При этом более ценные рыбы заменяются менее ценными.

На экологическое состояние водоемов влияет животноводство. Свиноводческий комплекс на 100 тысяч голов может загрязнять реку так же, как  город с полумиллионным населением. Навоз и навозные стоки, попадая в поверхностные и грунтовые воды, вызывают:

1.       загрязнение воды патогенными и другими микроорганизмами, яйцами гельминтов;

2.       насыщение воды органическими веществами;

3.       насыщение воды азотистыми и другими веществами (нитратами, нитритами, фосфором);

4.       обсеменение рыб и других водных животных микроорганизмами.

Сточные воды животноводческих комплексов содержат много бактерий кишечной группы, которые живут длительное время: сальмонеллы – 2,5 года, микроорганизмы туберкулеза – 475 дней и др.

Источником загрязнения водоемов являются газопылевые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. В развитых промышленных странах с атмосферными осадками в почву, в поверхностные и грунтовые воды поступает ежегодно 3-20 кг/га нитратов. Плотность выпадения аммонийного азота на европейской территории России оценивается в среднем 0,3 т/км2, серы от 0,25 до 2 т/км2.

Из всех видов химического загрязнения водоемов наиболее опасны нефтяное и радиоактивное, что обусловлено свойствами нефти и радионуклидов. Биохимическое разложение нефти происходит медленно. Даже при благоприятных условиях разложение взвешенной и растворенной в воде нефти происходит в течение 100-150 дней. Нефть испаряется. Бензин полностью испаряется с поверхности воды за 6 часов. За 20 дней испаряется 50% сырой нефти. Но наиболее тяжелые нефтепродукты почти не испаряются. Нефть разбивается на мелкие капельки. Нефть достаточно активно взаимодействует со льдом, который способен поглощаться в количествах до 1/4 своей массы. При таянии такой лед становится источником загрязнения водоема. Одна тонна нефти способна образовать на поверхности пленку площадью 10 – 15 км2. В Мировой океан ежегодно поступает более 10 млн. т нефти и нефтепродуктов. В результате нефтяного загрязнения водоемов нарушается   энерго-, тепло- и газообмен между атмосферой и гидросферой, уменьшается биологическая продуктивность вследствие гибели планктона,  рыб, птиц, млекопитающих.

Опасность радиоактивного загрязнения обусловлена свойствами радиоцезия и радиостронция, которые аналогичны или противоположны по своим химическим свойствам калию, натрию, кальцию.

Одним из видов загрязнений водоемов является тепловое. Этот вид загрязнения связан со сбором в водоемы нагретых вод, используемых в промышленности. Например, на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6оС до 19оС вблизи главного корпуса. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3оС летом и 5оС  зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м3.

Тепловое загрязнение водоемов влияет на состояние биоты. Увеличение температуры воды приводит к нарушению условий нереста рыб, повышению   их зараженности  теплолюбивыми видами паразитов и т.д. Интенсивность влияния теплового загрязнения   зависит от  температуры нагревания воды. Для летнего периода установлена характерная последовательность   воздействия   повышенных температур   воды на биоценоз  озер и искусственных  водоемов:

при температуре до 26оС  не наблюдается вредного воздействия; 

в пределах температуры 26-30оС  наступает состояние угнетения жизнедеятельности  рыб;

при температуре свыше 30оС наблюдается вредное воздействие на биоценоз;

при температуре 34-36оС создаются летальные условия для рыб.

Для оценки качества вод рассчитывается индекс загрязненности воды (ИЗВ). Расчет ИЗВ  основан на  вычислении среднегодовых концентраций шести ингредиентов: два ингредиента в Беларуси являются  обязательными – это растворенный кислород и биологическое потребление кислорода (БПК5). Биологическое потребление кислорода – показатель загрязнения воды, характеризуемый количеством кислорода, которое за установленное время (обычно за  пять суток) пошло на окисление химических загрязнителей, содержащихся в единице объема воды. Четыре ингредиента выбираются, исходя из приоритетности  превышения ПДК.  В Беларуси часто -  это азот аммонийный, азот нитратный, цинк, нефтепродукты. Если ИЗВ  меньше или равен 0,3, то вода очень чистая;  ИЗВ=0,3 –1 - чистая вода; ИЗВ = 1- 2,5  - умеренно загрязненная; ИЗВ = 2,5-4 -  загрязненная;  ИЗВ = 4-6 – грязная; ИЗВ= 6-10 - очень грязная; ИЗВ больше 10 – чрезвычайно грязная.

 Последствия загрязнения гидросферы разнообразны, происходят изменения:

1)      физических свойств воды (прозрачности и окраски, появление запахов и привкусов);

2)      химических свойств (накопление загрязняющих веществ; образование плавающих загрязнений на поверхности водоемов, взвешенных в толще водоемов и отложения на дне);

3)      газового состава (уменьшение количества растворенного О2, увеличение количества СО2, СН4). Уменьшение О2 происходит за счет окисления им органических веществ;

4)      изменение состояния биоты: эвтрофикация водоемов, накопление химических токсикантов в биоте и мутагенное ее изменение; снижение биологической продуктивности водоемов; появление новых бактерий (в т.ч. болезнетворных); нарушение структуры пищевых цепей.

            По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 80% всех  болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды.   Заболевания, вызванные загрязненной водой, можно объединить в пять групп.

            Первую группу объединяют заболевания, возникающие при использовании  зараженной воды для  мытья посуды,  продуктов, умывания. Это тиф, холера,   дизентерия, гастроэнтерит и инфекционный гепатит.

            Ко второй группе относятся заболевания  кожи и слизистых оболочек, возникающие главным образом при умывании. Это чесотка, конъюктивит, язвы.

            Третья группа представлена заболеваниями, которые вызываются моллюсками, живущими в воде.  Они являются переносчиками такой инфекции  как шистосоматоз. Шистосоматоз  вызывает  лихорадку, боли в печени, сыпь на коже, появление крови в фекалиях.

            Четвертая группа – это заболевания, вызываемые живущими  или размножающимися в воде насекомыми. Они являются переносчиками   малярии, желтой лихорадки, сонной болезни.  Пятая группа – это заболевания, возникающие из-за  несовершенной канализации. Наиболее распространенное из них  – нематодоз.

Гидросфера - водная оболочка Земли, представляющая совокупность всех водных объектов планеты: океанов, морей, рек, озер, болот, ледников, снежного покрова, подземных вод. В состав гидросферы также входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов. В гидросфере представлены основные фазовые состояния воды - жидкое, твердое и газообразное. Это сплошная оболочка Земли, хотя иногда и невидимая, в случае когда она представлена только водяным паром или почвенной влагой.

Даже в сверхаридных пустынях суммарный запас воды в атмосфере и почве (даже без учета подземных вод) составляет 104 г/см[2], то есть 100000 мм. Суммарные запасы воды всех видов в различных точках мира очень сильно различаются: например, различие между океаном и пустыней составляет по крайней мере 10[3] раз.

“Невидимость” гидросферы в отдельных ее участках также совсем не означает, что ее роль пренебрежимо мала. Наоборот, водяной пар в атмосфере - необходимый участник важнейшего геоэкологического процесса: создания первичной биологической продукции, или фотосинтеза. А почвенная влага - практически обязательный компонент процесса создания растительной биомассы Земли. Кроме того, как водяной пар, так и почвенная влага играют важнейшую роль в глобальном гидрологическом цикле.

Пространственно гидросфера фактически совпадает с экосферой. Г идросфера проникает во все другие геосферы и играет важнейшую роль в глобальных процессах обмена веществом и энергией. Вода в природе принимает участие, часто решающее, во многих разнообразных природных процессах и, в соответствии с особенностями того или иного процесса, отличается весьма различной подвижностью.

Вода гидросферы играет важнейшую роль в глобальном цикле вещества, осуществляя эрозию и денудацию горных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения.

Вода обладает чрезвычайно высокой растворяющей способностью. Дистиллированной воды в природе не бывает вовсе, и, наоборот, природные растворы разнообразнейшего содержания и различной концентрации встречаются всюду в экосфере и играют решающую роль в глобальных геологических и биогеохимических круговоротах веществ. По словам В.И.Вернадского, “... нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов”.

Физические свойства воды весьма специфичны: большие величины скрытой удельной теплоты фазовых переходов (испарения, конденсации, таяния, сублимации), значительная теплоемкость, малая молекулярная теплопроводность, нетривиальная зависимость плотности от температуры и др. Эти специфические свойства оказывают серьезное влияние на те многие природные процессы, в которых участвует вода. В особенности значительную роль в глобальных процессах играет очень высокая величина скрытой удельной теплоты испарения-конденсации, потому что 84% солнечной радиации, поглощаемой поверхностью Земли, расходуется на испарение. Это, в свою очередь, обеспечивает влагоперенос и, в конечном итоге, круговорот воды, или гидрологический цикл. Тем самым, энергия Солнца как бы запускает и поддерживает глобальный круговорот воды.

Другое очень важное физическое свойство воды это ее высокая теплоемкость, определяющая многие природные процессы. Например, огромный теплозапас океанов оказывает решающее влияние на геоэкологическое состояние Земли.

Океаны и моря покрывают 71 % общей площади Земли, а вместе с водными объектами суши (ледники, озера, водохранилища, болота и др.) общая покрытость Земли водой составляет почти 3/4. Это обстоятельство, вследствие высокой теплоемкости воды и значительной энергии ее фазовых переходов, имеет огромное значение для теплового и водного режима нашей планеты, а потому является решающим в формировании почв и растительности и, следовательно, всего облика Земли.

В Мировом океане содержится 96,4% общего объема гидросферы. Эта огромная масса состоит из двух слоев: верхнего, относительно теплого, и основного, холодного, с температурами 4°С и ниже. Океан играет важнейшую и весьма неоднозначную роль терморегулятора экосферы.

На суше основную массу воды содержат ледники (1,86% от общих запасов и 70,3% от запасов пресных вод), существенно влияющие, благодаря их высокой отражательной способности (альбедо), на формирование глобального теплового баланса атмосферы и поверхности Земли. Общий объем подземных вод составляет 1,68% гидросферы. Из них примерно половина - пресные воды.

Из весьма большого общего объема вод гидросферы (1338 млн. куб. км), пресных вод - всего лишь 2,64%, что составляет слой воды на поверхность суши мира равный приблизительно 240000 мм.

Мировой океан, ледники и подземные воды, то есть водные объекты замедленного водообмена, содержат 99,94% всей воды гидросферы. Реки - важнейший компонент гидросферы, отличающийся высокой скоростью водообмена. Суммарный объем воды в реках мира всего лишь 0,0002% от общих запасов воды и 0,005% от запасов пресных вод. Если распределить речную влагу, единовременно находящуюся в руслах рек мира, равномерно по всей неледниковой поверхности суши, то средний слой составит лишь 13 мм. Однако роль именно этой, "быстрой" влаги в функционировании экосферы и отдельных ее частей столь велика, что ее невозможно переоценить. Кроме того, именно эта вода - один из основных природных ресурсов, используемых человечеством, отличающийся к тому же высокой скоростью возобновления.

Важнейшим процессом в экосфере является глобальный круговорот воды, или, по другой терминологии, гидрологический цикл. Он служит основой единства географической оболочки, играя важнейшую роль во всемирном обмене веществом и энергией. Главным образом, под воздействием солнечной энергии вода испаряется с поверхности океанов и суши. Испарившаяся влага включается в процесс атмосферного влагопереноса. При этом часть атмосферного потока влаги выпадает в виде атмосферных осадков, снова испаряется, снова выпадает в виде осадков, и т.д. Так осуществляются влагообо- роты в пределах материков и океанов.

Глобальный круговорот воды состоит из океанического и материкового звеньев, взаимосвязанных обменом водяного пара между океаном и сушей, и стоком с суши в океан.

Преобладающая часть выпадающих на сушу осадков испаряется, остальное стекает в океан, главным образом, в виде речного стока, а также стока подземных вод и отрыва ("отёла") ледников в море. На почти третьей части неледниковой поверхности суши речные воды не имеют стока в океан и заканчиваются в бессточных впадинах, часто заполненных озерами. Схема глобального круговорота воды приводится на рис. 13, а обозначения на стр. 159.

Состояние гидросферы Земли, а также и любой ее части, характеризуется ее водным балансом. С достаточной для большинства задач точностью можно принять, что общая масса гидросферы остается постоянной по крайней мере в течение кайнозоя, то есть последних десятков миллионов лет. Изменения гидрологического состояния Земли связаны не с изменениями общего мирового объема воды, а с пространственным перераспределением воды, в особенности с изменениями соотношения запасов воды в океанах и ледниковых покровах. При большем развитии оледенения на Земле вода гидросферы в большей степени концентрируется в ледниках, и уровень Мирового океана понижается. И наоборот, высокий уровень океана соответствует относительно малому объему ледниковых покровов. Проявления этого соотношения наблюдаются в настоящее время, как это уже обсуждалось в связи с последствиями изменения климата.

Лекция №8

Педосфера. Влияние деятельности человека.

1.     Основные особенности загрязнения почв, ее значение в функционировании системы земля

2.     Земельный фонд мира и его использование

Ключевые слова:Педосфера, почва, почвенный покров, Земля, земельный фонд, загрязнение, деградация, демутация, дигрессия,  пестициды

Педосфера (от греч. πέδον — грунт и σφαίρα — шар) —  почвенная оболочка Земли, аналогична другим земным оболочкам — геосферам: литосфере, гидросфере, атмосфере.

Почвенный покров земного шара покрывает почти без разрывов всю поверхность континентов и островов. Академик В. И. Вернадский в состав педосферы включал аналогичный слой илов водных бассейнов.

Как синоним термина «педосфера» используется понятие «почвенный покров Мира» или Земли, потому что составляющие педосферу почвы покрывают большую часть поверхности земной суши. Изучению педосферы посвящена особая природно-историческая наука — почвоведение. Впервые термин «педосфера» был введён в научный оборот профессором Московского университета А. А. Яриловым в его монографии «Педология как самостоятельная естественнонаучная дисциплина о земле», изданной в 1905 г. в Юрьевском университете (ныне Тарту, Эстония). Сейчас этот термин достаточно широко используется в научно-исследовательской литературе и учебниках по почвоведению.

Очень важной и наиболее широко известной функцией почв является их биологическая продуктивность (на сельскохозяйственных землях — плодородие), то есть способность обеспечивать растения элементами питания, влагой, воздухом и теплом и тем самым воспроизводить жизнь растений, давать урожай. Использование основательного плодородия даёт человеку более 98 % всех продуктов питания и большое количество разнообразного сырья для промышленного производства. Поэтому на протяжении всей истории человечества борьба за плодородие почвы всегда была на одном из первых мест.

Педосфера одевает почти всю Землю:

·         Наземные почвы

·         Субаквальные или подводные почвы — илы

·         Пойменные заливные почвы

·         Сельско-хозяйственные заливные почвы (рисовые)

·         Донные отложения.

Площадь педосферы — 400 млн кв. км. Для сравнения: вся суша — 149 млн кв. км. Все воды — 361 млн кв. км.

Экологические функции почв. Почва является неотъемлемой частью любого наземного биогеоценоза и биосферы в целом. При этом она выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальных биосферных, обеспечивающих стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле. Экологические функций почвы можно разделить на две большие группы: экосистемные (биогеоценотические) функции почвы и глобальные (биосферные) функции почвенного покрова. Почва, будучи составной частью любого наземного биогеоценоза, выполняет ряд биогеоценотических функций. Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом биосферы, выполняет ряд биосферных функций.

Биосферные функции почвенного покрова следующие:

1. Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши.

2. Сопряжение большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности.

3. Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

4. Защитный барьер биосферы.

5. Обеспечение существования жизни на Земле. Кроме экологических функций по отношению непосредственно к человеку почва осуществляет еще одну функцию – сельскохозяйственную. Она является главным средством сельскохозяйственного производства. В основе и экологических, и сельскохозяйственных функций почвы лежит ее важнейшее свойство – плодородие. Следствием снижения почвенного плодородия в результате различных деградационных процессов является падение продуктивности естественных и агрокультурных ландшафтов. Это создает угрозу продовольственной безопасности человечества.

  Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду.

На протяжении истории воздействие человеческого общества на почвенный покров непрерывно возрастало. В отдаленные времена бесчисленными стадами была сведена растительность и вытоптана дернина на обширной территории аридных ландшафтов. Дефляция (разрушение почв под действием ветра) довершила уничтожение почв. В более близкое время в результате бездренажного орошения десятки миллионов гектаров плодородных почв превратились в засоленные земли и соленые пустыни. В 20 в. большие площади высокоплодородных пойменных почв были затоплены или заболочены в результате строительства плотин и водохранилищ на крупных реках. Однако, как ни велики явления разрушения почв, это лишь небольшая часть результатов воздействия человеческого общества на почвенный покров Земли. Основной результат человеческого воздействия на почву – постепенное изменение процесса почвообразования, все более глубокое регулирование процессов круговорота химических элементов и трансформация энергии в почве.

В лесной полосе применялась подсечно-огневая система земледелия, при которой сжигался лес, а освобожденная площадь, обогащенная зольными элементами сожженной растительности, засевалась. После истощения обрабатываемый участок забрасывался и выжигался новый. Урожай при таком типе земледелии был обеспечен поступлением элементов минерального питания с золой, получаемой за счет сжигания древесной растительности на месте. Большие затраты труда на расчистку окупались очень высокими урожаями. Расчищенный участок использовался 1–3 года на песчаных почвах и до 5–8 лет на суглинистых, после чего его оставляли зарастать лесом или некоторое время использовали как сенокос или пастбище. Если после этого такой участок переставал подвергаться какому-либо воздействию со стороны человека (рубки, выпас скота), то в течение 40–80 лет (в центре и юге лесного пояса) гумусовый горизонт в нем восстанавливался. Для восстановления почв в условиях севера лесной зоны требовался в два-три раза более продолжительный период времени.

Воздействие подсечно-огневой системы приводило к обнажению почвы, увеличению поверхностного стока и эрозии почв, выравниванию микрорельефа, обеднению почвенной фауны. Хотя площадь обрабатываемых участков была сравнительно невелика, а цикл длился долго, за сотни и тысячи лет огромные территории были глубоко преобразованы подсекой. Известно, например, что в Финляндии за 18–19 вв. (т.е. за 200 лет) через подсеку прошло 85% территории.

На юге и в центре лесной зоны последствия подсечной системы особенно остро отразились на массивах песчаных почв, где коренные леса заменились специфическими лесами с господством сосны обыкновенной. Это привело к отступлению на юг северных границ ареалов широколиственных видов деревьев (ильма, липы, дуба и др.). На севере лесной зоны развитие домашнего оленеводства, сопровождаемое усиленным выжиганием лесов, привело к развитию зоны тундры из лесотундры или северной тайги, достигавших, судя по находкам крупных деревьев или их пней, берегов Северного Ледовитого Океана еще в 18–19 веке.

Таким образом, в лесном поясе земледелие привело к наиболее глубоким изменениям живого покрова и ландшафта в целом. Земледелие было, видимо, ведущим фактором широкого распространения в лесном поясе Восточной Европы подзолистых почв. Возможно, этот мощный фактор антропогенного преобразования природных экосистем оказал определенное влияние и на климат.

В степных условиях наиболее древними системами земледелия были залежная и переложная. При залежной системе использованные участки земли после истощения оставлялись на длительное время, при переложной на более короткое. Постепенно количество свободных земель уменьшалось, срок перелога (перерыва между посевами) все сокращался и, в конце концов, достиг одного года. Так возникла паровая система земледелия с двух- или трехпольным севооборотом. Однако такая усиленная эксплуатация почвы без внесения удобрений и с невысокой культурой агротехники способствовали постепенному снижению урожайности и качества продукции.

Жизненная необходимость поставила человеческое общество перед задачей восстановления ресурсов почв. С середины прошлого века началось промышленное производство минеральных удобрений, внесение которых компенсировало элементы питания растений, отчуждаемых с урожаем.

Рост населения и ограниченность площадей, пригодных для земледелия выдвинули на передний план проблему мелиорации (улучшения) почв. Мелиорация направлена, в первую очередь, на оптимизацию водного режима. Территории излишнего увлажнения и заболачивания осушаются, в аридных районах – искусственное орошение. Кроме того, ведется борьба с засолением почв, кислые почвы известкуют, солонцы гипсуют, восстанавливают и рекультивируют площади горных выработок, карьеров, отвалов. Мелиорация распространяется и на высококачественные почвы, еще выше поднимая их плодородие.

В результате деятельности человека возникли совершенно новые типы почв. Например, в результате тысячелетнего орошения в Египте, Индии, государствах Центральной Азии созданы мощные искусственные наносные почвы с высоким запасом гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов. На обширной территории лессового плато Китая трудом многих поколений созданы особые антропогенные почвы – хейлуту. В некоторых странах более сотни лет проводилось известкование кислых почв, которые постепенно были преобразованы в нейтральные. В особый тип культурных почв превратились почвы виноградников южного берега Крыма, используемые более двух тысяч лет. Отвоеваны моря и превращены в плодородные земли измененные побережья Голландии.

Широкий размах получили работы по предупреждению процессов, разрушающих почвенный покров: создаются лесозащитные насаждения, сооружаются искусственные водоемы и ирригационные системы.

Загрязнение почвы — процесс постоянный и неизбежный. Различаться может только степень загрязнения и виды веществ, которые поступают в почву в качестве загрязнителей.

Определенная часть загрязнителей поступает в почву естественным путем (в процессе функционирования биогеоценоза), но большинство вредных веществ является отходами промышленного производства, техники и различных аспектов жизнедеятельности человека.

Что загрязняет почву? Загрязняющие вещества почвы можно разделить на несколько основных категорий:

·         химические элементы и соединения (в особенности тяжелые металлы).

·         нефть и нефтепродукты.

·         пестициды.

·         минеральные и органические удобрения.

·         бытовые отходы и различные виды мусора.

·         выхлопы автомобильной и другой техники.

·         радиоактивные вещества.

·         сточные воды и биологические элементы, выбрасываемые в окружающую среду животноводческой отраслью.

Классификация по типу источника загрязнения подразделяет все загрязняющие вещества на две категории:

1) Химические загрязнители — различные химические элементы и соединения.

2) Биологические загрязнители — гельминты, бактерии, вирусы, простейшие.

Схемы движения загрязняющих веществ в природе.

Чтобы понять, как загрязняют почву вредные элементы, нужно уяснить схемы поступления их в окружающую среду и технику воздействия на человека.

Наиболее распространенные экологические схемы движения загрязняющих веществ выглядят таким образом:

·         почва > водные ресурсы > человек.

·         почва > воздушные ресурсы > человек.

·         почва > растительность человек.

·         почва > растительность > животные > человек.

Если проанализировать причины повышающегося уровня загрязнения почвы, то становится понятно, что виной тому является деятельность человеческой цивилизации. При этом негативное воздействие имеет обратный эффект: чем сильнее человек загрязняет окружающую среду — тем больше страдает он сам от последствий этого загрязнения.

Решение проблемы загрязнения почвы.

Перед тем как устранять последствия загрязнения почвы, нужно определиться с измерением уровня загрязненности.

На уровень загрязненности почвы химическими веществами могут влиять разнообразные факторы:

·         степень количественного поступления загрязнителей в почву.

·         химические и физические характеристики почвы (уровень растворимости в водной среде, структурные и морфологические особенности, летучесть и другое).

·         климатические и почвенные условия в конкретном регионе.

·         уровень интенсивности перемещения загрязняющих химических веществ в воздушную среду, наружные и подземные водоемы и растения.

·         степень воздействия на загрязняющие химические вещества со стороны естественных процессов (их разрушение и обеззараживание в результате гидролиза, фотолиза, влияния биологических факторов — водорослей и микроорганизмов, способных расщеплять многие загрязнители).

По степени вредоносного воздействия загрязняющие химические вещества подразделяются на такие категории:

1) Высокоопасные.

2) Умеренно опасные.

3) Малоопасные.

Негативное воздействие загрязняющих химических веществ на организм человека проявляется одним или несколькими вредоносными эффектами:

·         острый либо хронический токсический эффект.

·         аллергенный эффект.

·         мутагенный эффект.

·         канцерогенный эффект.

·         эмбриотоксический эффект.

·         тератогенный эффект.

·         эффект нарушения репродуктивных функций.

Борьба с загрязняющими химическими веществами должна быть всесторонней и включать в себя несколько ключевых этапов:

·         создание технологического контроля за производственными выбросами и предотвращение их попадания в окружающую среду.

·         разработка экологических технологий или безотходных производств.

·         обеззараживание вредных отходов, сточных вод.

·         борьба с токсичными выхлопами у различных видов техники.

·         уничтожение или переработка мусора.

·         обеззараживание загрязненной почвы, воды и воздуха.

2.Структура земельного фонда планеты.                  

Обрабатываемые земли дают 88% необходимых человеку продуктов питания. Луга и пастбищные земли обеспечивают 10% пищи, потребляемой человеком.

Обрабатываемые (прежде всего, пахотные) земли, в основном, сосредоточены в лесных, лесостепных и степных районах нашей планеты.

В первой половине 20 в. половина всех обрабатываемых земель приходилась на черноземы степей и лесостепей, темные почвы прерий, серые и бурые лесные почвы, поскольку обрабатывать эти почвы наиболее удобно и продуктивно, в наше время эти почвы распаханы менее, чем на половину занятой ими территории, однако дальнейшее увеличение распашки этих земель сдерживается рядом причин. Во-первых, ареалы этих почв сильно заселены, в них сосредоточена промышленность, территория пересечена густой сетью транспортных магистралей. Во-вторых, дальнейшая распашка лугов, редких сохранившихся лесных массивов и искусственных насаждений, парков и других рекреационных объектов опасна в экологическом отношении.

Следовательно, необходимы поиски резервов в ареалах распространения других групп почв. Перспективы расширения пахотных земель в мире исследовались почвоведами разных стран. По одному из таких исследований, проведенному русскими учеными с учетом экологических условий, увеличение земледелия экологически допустимо за счет распашки 8,6 млн. км² пастбищ и 3,6 млн. км² лесов, при этом распашка лесных территорий предполагается, в основном, во влажных тропиках и отчасти в таежных лесах, а пастбищ – на территории сезонно влажных тропиков и субтропиков, а также во влажных тропиках, полупустынях и пустынях. По прогнозу этих ученых наибольшее количество пахотных земель в будущем должно быть сосредоточено в тропическом поясе, на втором месте будут земли субтропического пояса, в то время как традиционно считающиеся главной базой земледелия почвы суббореального пояса (черноземы, каштановые, серые и бурые лесные, темные почвы прерий) займут третье место.

Разрушение почв в результате деятельности человека. Окружающая нас природная среда характеризуется тесной связью всех своих составных частей, осуществляемой благодаря циклическим процессам обмена веществ и энергией. Почвенный покров Земли (педосфера) неразрывно связана этими процессами другими компонентами биосферы. Необдуманное антропогенное воздействие на отдельные природные компоненты неотвратимо сказывается на состоянии почвенного покрова. Общеизвестными примерами непредвиденных последствий хозяйственной деятельности человека служат разрушение почв в результате изменения водного режима после вырубки лесов, заболачивание плодородных пойменных земель из-за подъема уровня грунтовых вод после строительства крупных гидроэлектростанций и др. Серьезную проблему создает антропогенное загрязнение почв. Бесконтрольно нарастающее количество выбросов индустриальных и бытовых отходов в окружающую среду во второй половине 20 в. достигло опасного уровня. Химические соединения, загрязняющие природные воды, воздух и почву, по трофическим цепям поступают в растительные и животные организмы, вызывая этим последовательное повышение в них концентрации токсикантов. Охрана биосферы от загрязнения и более экономное и рациональное использование природных ресурсов – глобальная задача современности, от успешного развития которой зависит будущее человечества. В этой связи особо важное значение принимает охрана почвенного покрова, который принимает на себя большую часть техногенных загрязнителей, частично закрепляет их в почвенной массе, частично трансформирует и включает в миграционные потоки.

Проблема возрастающего загрязнения окружающей среды уже давно приобрела общепланетарное значение. В 1972 в Стокгольме состоялась специальная конференция ООН по окружающей среде, на которой была разработана программа, включающая рекомендации по организации глобальной системы мониторинга (контроля) окружающей среды.

Почву необходимо оградить от влияния процессов, разрушающих ее ценные свойства – структуру, содержание почвенного гумуса, микробного населения, и в то же время от поступления и накопления вредных и токсичных веществ.

способы улучшения плодородия почвы

Если происходит уменьшение показателей плодородия почвы, то это проявляется не только в уменьшении урожая. Также растения становятся более подверженными к различным заболеваниям, вредителям. И могут даже погибнуть. Поэтому выясним, какие нужно принять меры.

Организация севооборота. Одну из главных ролей в улучшении плодородия почвы играет правильно выполненный севооборот. Задача его в том, что на прежнее же место однолетние и двухлетние культуры необходимо высаживать примерно через 5 лет. Из этого следует, что рекомендуется каждый год изменять место высевки культур.

Посев лечебных растений. Существует такой способ — лечение почвы путем посева специальных растений. Такими лечебными эффектами обладают следующие растения: крапива, бархатцы, чеснок, полынь, пастушья сумка и т.д.

Использование калифорнийских червей. Это не очень распространенный способ, но он с каждым годом становится популярным, ведь богатая червями почва дает хороший урожай. Калифорнийские черви (подвид обыкновенных) помогут восстановить почву, выполняя свои полезные функции. Особенно это относится к красным калифорнийским червям-долгожителям. Их достоинства — высокая плодовитость и повышенная переваримость различной органики.

Термическая обработка почвы. Радикальным способом повышения плодородия почвы является тепловая обработка. В процессе происходит уничтожение сорняков и всевозможных вредителей. Главным минусом термической обработки выступает невозможность такой обработки на больших площадях. Обычно метод применяется в теплицах, а также в парниках.

Внесение органических удобрений. Не нужно списывать со счетов и способ наших бабушек и дедушек — органические удобрения, в частности внесение в почву навоза, компоста и золы.

Смешанная посадка культур. Рядом с основными растениями рекомендуется высаживать растение-спутник. При таком соседстве значительно лучше становится общее состояние растений, а также наблюдается уменьшение заболеваемости культур и повышение вкусовых качеств плодов. Данный способ дает возможность избежать истощения почвы. Для этих целей применяют различные растения, такие как розмарин, базилик, ромашка, бархатцы. Их сажают между грядками, рядами, вдоль садовых дорожек и бордюров. Кроме всего прочего, они привлекательны для пчел. Это способствует опылению главных растений, поэтому повышается урожай.

Отдых для грунта. Для сохранения плодородия почвы делайте передышку почве, ведь она тоже «устает». Этого можно достичь путем незасевания культур в течение одного года. В такой промежуток времени выполняйте прополку, мульчирование и вносите удобрения. В осенний период такой участок перекопайте так, чтобы верхний слой получился внизу почвы.

Посев сидератов. Прекрасным способом повышения плодородности почвы является посев сидератов (растения, в которых зафиксировано повышенное содержание белка, азота, крахмала). Сидератами являются овес, рожь, подсолнечник, а также горчица. Посев выполняют в конце августа или в сентябре, после сбора основного урожая. Сидераты выращивают до начала цветения и потом скашивают, при этом оставляя на зиму на самой почве.

Способы улучшения плодородия почвы

Организация севооборота

Посев лечебных растений. 

Использование калифорнийских червей. 

Термическая обработка почвы. 

Внесение органических удобрений. 

Смешанная посадка культур. 

Отдых для грунта. Посев сидератов. 

Лекция №9

Литосфера.Влияние деятельности человека.

План:

1. Основные особенности загрязнения литосферы.
2. Антропогенные геологические процессы.

Ключевые слова: земная кора, мантия , ядро, мейсмические волны

Литосфе́ра (от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волнпонижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящён раздел геологии о тектонике плит.

Земная кора под океанами и континентами значительно различается. Земная кора под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Земная кора под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. В эпоху бурного экономического развития, когда в процесс производства вовлечена практически вся биосфера планеты, человек, по гениальному предвидению В. И. Вернадского, стал «крупнейшей геологической силой», под действием которой меняется лик Земли. 

Уже сегодня воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры. В процессе преобразования литосферы человек (по данным на начало 90 - х гг.) извлек 125 млрд. тонн угля, 32 млрд. тонн нефти, более 100 млрд. тонн других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние 100 лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов – 150 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных скважин – 6 км. 

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является «базовой подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минимального слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но кроме того, литосфера служит основным поставщиком минерально - сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым» (Епишин, 1985). 

В последнее время литосферу рассматривают как вещественную и энергетическую основу существования биоты и человеческого сообщества, обладающую ресурсной, геодинамической и другими экологическими функциями. 

Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их массивов; 3) недр. 
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений – токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных – лишь в течение двух – трех суток. 
Основные загрязнители почвы: 
1)пестициды; 

2)минеральные удобрения; 

3) отходы и отбросы производства; 

4) газо – дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 

5) нефть и нефтепродукты. 

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов наряду с некоторым увеличением урожайности отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие и т.д. 

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды – мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему. 

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную системе организма а в более высоких организациях обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них – ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено. 

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его применения, но и в местах, достаточно удаленных от них, из – за переноса загрязняющих веществ ветром или поверхностным стоком воды. 

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн. тонн особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничена. 

Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газо – дымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из – за газо – дымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые. 

Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. 

Результаты анализа образцов почвы, отобранные на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30 – кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием (20 мкг/г) в почве не загрязненных районов. 

2.Современные технологии и технический уровень позволяют человеку существенным образом изменять геологическую среду. Огромные по масштабам воздействия на природную среду оказываются сопоставимыми с геологическими процессами. Именно объемы производимых работ и те изменения, которые претерпевает геологическая среда в результате хозяйственного освоения, дали основания академику В. И. Вернадскому признать действия человека «огромной геологической силой».

Техногенными, или антропогенными, воздействиями называют различные по своей природе, механизму, длительности и интенсивности влияния, оказываемые деятельностью человека на объекты литосферы в процессе его жизнедеятельности и хозяйственного производства. Антропогенное воздействие на геологическую среду по своей сути является геологическим процессом, так как оно по размерам и масштабам проявления вполне сопоставимо с естественными процессами экзогенной геодинамики. Разница заключается только в скорости течения процесса. Если геологические процессы протекают медленно и растягиваются на сотни тысяч и миллионы лет, то скорость воздействия человека на среду укладывается в годы. Еще одна отличительная черта, характерная для антропогенной деятельности, — стремительное нарастание процессов воздействия.

Точно так же, как и природные экзогенные процессы, антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью проявления. В нем выделяют:

1) техногенное разрушение (дезинтеграция) толщ горных пород, слагающих геологическую среду. Это действие в природных условиях осуществляют процессы выветривания, поверхностные и подземные воды и ветер;

2) перемещение дезинтегрированного материала. Это аналог денудации и транспортировки в процессах экзогенной геодинамики;

3) накопление перемещенного материала (дамбы, плотины, транспортные артерии, населенные пункты и промышленные предприятия). Это аналог аккумуляции осадков, их диа- и катагенеза.

В процессе добычи твердых (разнообразные руды), жидких (подземные воды и нефть) и газообразных полезных ископаемых производятся различные по характеру и объему горно-геологические работы. В процессе добычи твердых полезных ископаемых проводят как открытые горные выработки — шурфы и карьеры, так и подземные горные выработки — шахты, штольни и штреки. Геологопоисковые и геологоразведочные работы, а также добыча жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляются бурением многочисленных поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, которые внедряются в приповерхностную часть литосферы на разные глубины — от нескольких десятков метров до нескольких километров. При проведении горно-геологических работ толщи горных пород дезинтегрируются и удаляются из земных недр. Такие же действия производятся при сооружении котлованов под жилые здания и промышленные предприятия, во время выемок при сооружении транспортных магистралей, во время сельскохозяйственных работ, в процессе строительства гидро- и тепловых электростанций и других работ. Антропогенная деятельность, называемая инженерно-хозяйственной, немыслима без воздействия на самую верхнюю часть земной коры. В результате разрушается твердое вещество верхнего слоя геологического разреза и нарушается связность его составных частей. При этом дробятся и измельчаются некогда твердые горные породы. При извлечении горных пород и полезных ископаемых на глубине возникают наземные и подземные пустоты.

В. Т. Трофимовым, В. А. Королевым и А. С. Герасимовой (1995) предложена классификация техногенных воздействий на геологическую среду. Позже этими же авторами классификация была дополнена характеристикой прямых экологических последствий воздействия человека на геологическую среду и обратных воздействий на жизнедеятельность человека, природные ландшафты и биогеоценозы.

Создание антропогенных ландшафтов и антропогенного рельефа

Наиболее существенные изменения антропогенные процессы производят в рельефе земной поверхности, причем как равнинном, так и горном. В одних случаях техногенная деятельность вызывает денудацию земной поверхности, что, в свою очередь, приводит к выравниванию рельефа, а в других в результате аккумуляции материала создаются разнообразные аккумулятивные формы рельефа — мелкогрядовый, холмистый, техногенно-расчлененный, террасированный.

По степени распространения и по своему происхождению антропогенные формы рельефа и создаваемые руками человека ландшафты группируются в несколько типов.

Городской (селитебный) ландшафт характеризуется почти полным изменением естественного рельефа, сменой положения и видоизменениями условий деятельности гидросети, преобразованием почвенного покрова, сооружением промышленно-хозяйственных и жилых построек, значительным понижением или повышением уровня грунтовых вод. В одних случаях из-за понижения статического уровня водоносных горизонтов они перестают дренироваться реками, что приводит к значительному их обмелению и в некоторых случаях к полному исчезновению. В пределах городских агломераций в результате аварий на водопроводах и в канализационных системах в подпочвенные горизонты поступают воды, что приводит к повышению уровня грунтовых вод и к подтоплению жилых и промышленных зданий.

Создание городских ландшафтов ведет к необратимым изменениям в составе атмосферы и климата над городскими агломерациями. В частности, чем крупнее населенный пункт, тем большая разница между дневными и ночными температурами, между температурами в центре и пригороде. Это вызвано тем, что промышленные предприятия выделяют в атмосферу значительное количество теплоты и парниковых газов. Точно так же в результате выбросов в атмосферу газов при работе промышленных предприятий и автотранспорта состав атмосферных газов над городами существенно иной, чем над сельскими территориями.

Горнопромышленный ландшафт отличается созданием наряду с производственными зданиями систем обогащения, очистки и складирования отходов с соответствующей инфраструктурой горно-обогатительных комбинатов (ГОК), карьеров, выемок и шахт, строительством террасированных воронок, иногда заполненных водой, расположением озер в карьерах и выемках, внешне сходных с карстовыми озерами. Техногенные отрицательные формы рельефа чередуются с положительными — отвалами, терриконами, насыпями вдоль железных и грунтовых дорог.

Создание горнопромышленного ландшафта влечет за собой уничтожение древесной растительности. При этом существенно изменяется не только растительный покров, но и состав почв.

Открытая и подземная разработка полезных ископаемых наряду с выемкой грунта и горных пород обычно сопровождается обильным водопритоком за счет подземных вод, дренирующих с разных горизонтов горных выработок. В результате этого создаются огромные депрессионные воронки, снижающие уровень грунтовых вод в районе горнопромышленных объектов. Это приводит, с одной стороны, к заполнению карьеров и выемок водой, а с другой, когда происходит снижение уровня грунтовых вод, — к осушению земной поверхности и ее опустыниванию.

Горнопромышленные ландшафты формируются на протяжении довольно короткого времени и занимают обширные территории. Особенно это характерно для разработки месторождений полезных ископаемых, обладающих пластообразными полого залегающими породами. Такими, в частности, являются пласты каменного и бурого угля, железных руд, фосфоритов, марганца, стратиформных полиметаллических месторождений. Примерами горнопромышленных ландшафтов являются ландшафты Донбасса и Кузбасса, Курской магнитной аномалии (районы городов Белгород, Курск и Губкин) и т. д.

Ирригационно-технический ландшафт характеризуется наличием системы каналов, канав и арыков, а также запруд, прудов и водохранилищ. Все перечисленные системы существенно меняют режим поверхностных и особенно грунтовых вод. Заполнение водохранилищ и подъем уровня воды до высоты верхнего бьефа плотин приводит к подъему уровня грунтовых вод, что, в свою очередь вызывает подтопление и заболачивание примыкающих территорий. В засушливых регионах этот процесс в связи с присутствием в воде значительных примесей солей сопровождается засолением почв и образованием солончаковых пустынь.

Сельскохозяйственный ландшафт на Земле занимает около 15% площади всей суши. Он создан на Земле более 5000 лет тому назад, когда человечество перешло от потребительского отношения к природе в процессе собирательства и охоты к производительному хозяйству — созданию земледельческих и скотоводческих цивилизаций. С тех пор человечество продолжает осваивать все новые территории. В результате интенсивной преобразовательной деятельности на поверхности Земли многие природные ландшафты окончательно преобразовались в антропогенные. Исключение составляют высокогорные и горно-таежные ландшафты, которые в силу своего сурового климата не привлекают человечество. На месте лугов, степей, лесостепей, лесных массивов в равнинных и предгорных территориях возникают освоенные сельскохозяйственные ландшафты. Техногенные сельскохозяйственные ландшафты, в частности земля для отгонного скотоводства, создаются в результате орошения пустынь и полупустынь. На месте осушенных озер и морских побережий и особенно на заболоченных территориях возникают типичные сельскохозяйственные ландшафты. На склонах гор в субтропическом климате, подверженных привносу влаги, создаются террасированные ландшафты, используемые под выращивание цитрусовых, чая и табака.

Создание сельскохозяйственного ландшафта сопровождается не только выравниванием территории и удалением находящихся на поверхности мешающих проведению сельскохозяйственных работ глыб и валунов, но и засыпкой оврагов, сооружением террасовидных уступов на склонах гор, дамб и насыпей, защищающих сельскохозяйственные угодья и хозяйственные постройки от потоков воды во время половодий и паводков.

Характерной разновидностью антропогенного ландшафта являются польдеры — бывшее дно шельфа морей с расположенными на них садами и полями. Польдерные ландшафты широко распространены в Бельгии, Франции, Италии и Нидерландах.

Военный ландшафт возникает в процессе ведения военных операций и крупномасштабных военных учений, а также на территории военных полигонов различного назначения. Он характеризуется широким распространением мелкобугорчатого рельефа, возникающего в результате образования многочисленных воронок, ложбин и насыпей от взрывов, а также мелких отрицательных и положительных форм рельефа. Последние формируются при проведении военно-инженерных мероприятий (строительство насыпей дорог, укрепленных районов и т. д.). Своеобразный ландшафт дополняют военные инженерные сооружения — противотанковые рвы, окопы, подземные убежища и ходы сообщения.

Преобразованные природные ландшафты и созданный антропогенный рельеф в своем большинстве являются необратимыми и долгоживущими формами. Неблагоприятные экологические последствия некоторых антропогенных ландшафтов могут быть сведены до минимума рекультивационными работами, которые подразумевают частичное или полное восстановление былого природного ландшафта и существовавшего почвенно-растительного покрова на местах открытой разработки месторождений полезных ископаемых, мест военных действий и военных учений и т. д.

Активизация процессов экзогенной геодинамики в результате антропогенной деятельности

Активная хозяйственная деятельность человека не только преобразует природные ландшафты, но способствует развитию и более энергичному проявлению процессов экзогенной, а в ряде случаев и эндогенной геодинамики.

Проходка подземных горных выработок (шахт, штолен, штреков, вертикальных стволов) ведет к перехвату подземных вод, нарушению их режима, понижению уровня, а это, в свою очередь, сопровождается или осушением, или обводнением, или заболачиванием поверхностных территорий. Кроме того, подземные горные выработки стимулируют гравитационные процессы как на поверхности, так и в глубине. Происходят провалы, проседания, обвалы, оползни и смещения блоков горных пород.

Широкое использование методов подземного выщелачивания при добыче полезных ископаемых, закачка в специальные буровые скважины по контурам нефтяных месторождений морских и пресных вод, закачка в буровые скважины термальных вод в процессе добычи серы и тяжелой нефти, захоронение отходов химического производства приводят к резкой активизации процессов растворения горных пород. Возникают и начинают действовать рукотворные карстовые процессы. Вследствие возникновения подземных пустот и галерей на дневной поверхности появляются провальные гравитационные формы рельефа — воронки, просадки, полья.

В процессе сельскохозяйственного освоения и бесконтрольного использования земель резко усиливаются поверхностная и боковая эрозии. Возникает овражно-балочная сеть. Особенно это характерно при массовой распашке земель и нерегулированном выпасе скота. Эти же действия способствуют бороздовой и плоскостной дефляции, в результате чего уничтожается плодородный почвенный покров и дерновый слой.

Большие изменения появляются вследствие нарушения теплового режима в криолитозоне при промышленном и городском строительстве, при прокладке транспортных магистралей, сооружении нефте- и газопроводов, при разработке месторождений полезных ископаемых. В многолетнемерзлых грунтах, выведенных на поверхность и подвергающихся тепловому воздействию, активизируются криогенные процессы. Увеличивается скорость вытаивания подземных вод; происходит разжижение грунтов; образуются термокарст, наледи и бугры пучения. На склонах усиливается солифлюкционное перемещение грунтов. Одновременно происходит деградация тундровых почв и ликвидируются или видоизменяются тундровые ландшафты.

Мелиорация болот, так же как и ирригация, нарушает гидрогеологический режим подземных вод. Эти процессы сопровождаются или дополнительным заболачиванием, или опустыниванием.

Вырубка лесов на склонах гор не только оголяет их, но и способствует возникновению подводных осыпей и камнепадов, резко усиливает селеопасность территории и создает угрозу схода лавин.

Возникновение большого объема подземных пустот в процессе добычи полезных ископаемых, выкачка нефти и газа, меняющая внутрипластовое давление, а также создание больших по площади и глубине водохранилищ приводят к усилению напряжения в толщах горных пород. Внутренние смещения и обрушения пустот вызывают наведенные землетрясения, которые по своей силе приближаются к природным сейсмогенным явлениям.

Лекция №10

Биосфера.Влияние деятельности человека.

План:

1.     Основные особенности загрязнения биосферы.

2.     Современные ландашафты, проблемы обезлесения, опустынивания.

Ключевые слова: биосфера, деградация, опустынивание

Человек издавна пользуется природными ресурсами биосферы. Однако в прежние времена не было на Земле так много разнообразнейшей техники, фабрик и заводов, шахт и рудников, городов и поселков. И главная беда не в том, что увеличивается число людей и соответственно растет потребление природных богатств. По теоретическим расчетам ученых, биосфера может прокормить во много раз больше людей, чем имеется на Земле,— десятки миллиардов.

Наибольший урон окружающей среде наносит загрязнение ее отходами производств, мусором, бытовыми отбросами, различными химическими элементами и соединениями, губительными для всего живого.

Человек загрязняет биосферу, применяя отравляющие средства для борьбы с вредными животными и растениями, а также из-за несовершенства техники, по недосмотру, непониманию.

Применяются отравляющие средства преимущественно в сельском хозяйстве. С их помощью уничтожают сорняки, вредителей полей, грызунов. Химические меры борьбы с вредными организмами вполне оправданны. Однако необходимо соблюдать осторожность, внимательно следить за возможным загрязнением среды.

Ядовитые вещества могут накапливаться в почве, переноситься водой, ветром, животными. К чему это может привести, показывает такой пример. Ученые обнаружили в жировых тканях пингвинов и тюленей Антарктиды значительное количество вредных химических препаратов, которые использовались лишь в районах, удаленных от ледяного континента на многие сотни километров.

Сейчас во всем мире используются в сельском хозяйстве тысячи химических соединений, многие из которых вызывают загрязнение биосферы. За последние годы все более строго контролируется применение подобных препаратов. В нашей стране, например, создан научный совет по химизации сельского хозяйства. Успехи химии позволяют вырабатывать вещества, причиняющие вред только определенным видам растений или животных (при этом примерно на тысячу синтезированных соединений приходится лишь одно, пригодное для широкого применения).

Значительно труднее бороться с загрязнением биосферы, вызванным непреднамеренно. Масштабы его очень велики. Так, при авариях крупных танкеров, загрязняются сотни тысяч квадратных километров поверхности моря. Подобные катастрофы губят многих обитателей моря, а также водоплавающих птиц.

Если от загрязнения страдает даже Мировой океан, то можно себе представить, какой серьезный ущерб оно причиняет озерам, рекам, ручьям. Современные промышленные предприятия и города расходуют огромные массы воды. Объем всех пресных вод Земли (не считая ледников) — около 1 млн. км3. А за год загрязняется около 6 тыс. км3 воды. Следовательно, при таких темпах и без естественной очистки все пресные воды планеты загрязнились бы менее чем за 200 лет.

Реактивный самолет, пересекающий Атлантический океан, сжигает 35 т кислорода, выбрасывая в воздух свинец, углекислый газ. И это всего лишь один самолет! А ведь в воздухе постоянно находятся тысячи самолетов, на Земле работают сотни миллионов машин, дымят бесчисленные трубы... По некоторым подсчетам, в результате сжигания угля за последние 100 лет на поверхности Земли осталось 20—30 млрд. т шлака, а с золой поступило в биосферу более 1 млрд. т кремния, более 1 млн. т мышьяка, а также никель, кобальт, цинк, сурьма.

Техническая деятельность человека вызывает загрязнение биосферы. Однако, несмотря на огромные масштабы загрязнения, биосфера продолжает существовать, выдерживая этот могучий напор. А ведь мощь техники, использование природного сырья, объем сжигаемого топлива и прочие источники загрязнения действуют активнее из года в год.

Биосфера не разрушается благодаря тому, что в ней действуют «естественные фильтры», нейтрализирующие вредные вещества. Например, нефть в тропиках разлагается за две недели (в средней полосе — втрое медленнее). Окись углерода—продукт сгорания — поглощается почвенными микроорганизмами.

Загрязнение природных вод отходами промышленных предприятий, загрязненным стоком с городских территорий и с сельско-хозяйственных угодий приводит к качественному истощению ресурсов пресных вод. Металлы оседают с илом на дне рек, озер, морей...

Но у техногенного загрязнения, в особенности радиоактивного, есть неприятная особенность: оно накапливается в биосфере, пусть даже и незаметно на первый взгляд. Вдобавок и живые организмы имеют свойство накапливать многие вредные химические элементы и соединения.

В конечном счете эти вредные вещества попадают в организм человека.

Естественные фильтры биосферы не справляются с усиливающимся загрязнением. Поэтому приобретает огромное значение борьба за охрану природы, за чистоту биосферы. С этой целью устраиваются заповедники, ведется контроль за состоянием окружающей среды. Но самые существенные меры: улучшение техники, переход на безотходное производство, устройство очистных сооружений. Ведь загрязняют биосферу отходы, которые состоят из ценных веществ: ртути, свинца, мышьяка, меди. Переработка отходов, улавливание дымов, очищение растворов позволяют получать дополнительную продукцию, очищая биосферу.

Чтобы успешно защищать окружающую среду, необходимо хорошо знать возможности биосферы в целом и отдельных ландшафтов переносить загрязнение. Следует постоянно следить за состоянием природы. Такие задачи решают географы и биогеохимики.

Для краеведов изучение природы связано и с наблюдениями за изменениями среды, вызванными техногенным загрязнением. В частности, это относится к загрязнению рек, ручьев и озер, почв, растительного покрова. Некоторые предприятия иногда, нарушая закон, сбрасывают вредные отходы в реки; бывают случаи неисправности очистных сооружений, плохой работы пылеуловителей. С этим необходимо бороться, выявляя нарушителей закона об охране природы. В этом деле немалую помощь оказывают юные географы-краеведы.

2.Совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к разрушению равновесия в экосистемах и к деградации всех форм органической жизни на конкретной территории называется опустыниванием.

Главная причина современного роста опустынивания в различных странах мира — экологический кризис, вызванный несоответствием сложившейся структуры хозяйственного использования природных ресурсов с потенциальными природными возможностями данного ландшафта, ростом народонаселения, увеличением антропогенных нагрузок, несовершенством социально-экономического устройства ряда стран. Способствуют росту опустынивания территорий и рассмотренные выше кислотные дожди.

Опустынивание происходит во всех природных зонах мира. Сейчас пустынями антропогенного происхождения занято более 9 млн км", а из продуктивного использования земель ежегодно выбывает до 7 млн га. Примером современного опустынивания территорий антропогенного происхождения может служить солончаковая равнина осушенной части дна Аральского моря.

Процессы опустынивания в настоящее время угрожают обширной территории, охватывающей некоторые регионы на юге России и в Азиатских странах СНГ.

Опустынивание представляет собой ярко выраженную глобальную экологическую и социально-экономическую проблему. В XXI веке, на фоне нарастающей численности населения земли, практически полного освоения площадей продуктивных сельскохозяйственных земель и беспрецедентного повышения техногенной нагрузки на природную среду, опустынивание может стать для многих стран основной угрозой успешного социально-экономического развития.

В настоящее время из 182 млн га пастбищных земель Казахстана 14 млн га полностью выведены из оборота, а общая площадь деградации превысила 50 млн га.

Причинами опустынивания в Казахстане являются как природные, так и антропогенные факторы.

Основным природным фактором, способствующим развитию процессов опустынивания в Казахстане, является внутриконтинентальное положение страны, определяющее континентальность и засушливость климата, скудность и неравномерность распределения водных ресурсов, обуславливающих широкое распространение песков   (до30 млн. га) и засоленных земель (127 млн. га). Условия для развития процессов деградации земель создаются и при нарушении сезонных особенностей почвообразования при воздействии засух. Предпосылкой опустынивания является также слабая сформированность почвенно-растительного покрова и его динамичность. Эти природные особенности Казахстана обуславливают слабую устойчивость природной среды к антропогенным воздействиям (по имеющимся оценкам, около 75 % территории страны подвержены повышенному риску экологической дестабилизации).

Антропогенные факторы, приводящие к возникновению и развитию процессов опустынивания в Казахстане, связаны, главным образом, с такими видами хозяйственной деятельности, как: выпас скота; земледелие; разработка недр; строительство и эксплуатация промышленных, военных и гражданских объектов, ирригационных и линейных сооружений. Опустынивание является также результатом незаконной рубки леса, выкорчевки кустарников и полукустарников на корм скоту и топливо, лесных и степных пожаров, бессистемной рекреации, организации свалок вокруг населенных пунктов, загрязнения почв и подземных вод токсичными веществами, воздействия транспорта.

Современная социальная обстановка в Казахстане характеризуется тем, что из областей, находящихся в пустынной зоне, ежегодный отток населения достигает уровня сотен тысяч человек. Низкий уровень жизни населения, неполноценное питание, недостаточное медицинское обслуживание, непригодная для употребления питьевая вода, пыльные и солевые бури, явившиеся следствием нарушения экологического равновесия и деградации   среды   обитания,   привели   к   резкому   ухудшению   состояния     здоровья населения, сокращению продолжительности жизни, снижению прироста населения, что является предвестником демографического неблагополучия.

Основными типами опустынивания в Казахстане, определенными в соответствии с критериями, принятыми в Конвенции по борьбе с опустыниванием, являются: деградация растительности; водная и ветровая эрозии почв; засоление и дегумификация почв; химическое загрязнение почв, грунтовых и поверхностных вод; техногенное нарушение земель и гидрологического режима.

Техногенное опустынивание. Развитие индустриального производства в  Казахстане и разработка месторождений полезных ископаемых, сопровождались строительством транспортной и инженерной инфраструктуры, интенсивным изъятием и загрязнением водных и земельных ресурсов, прямым и косвенным отрицательным воздействием на экосистемы. Наряду с этими видами воздействия, на процессы техногенного опустынивания существенное влияние оказывали выбросы токсичных веществ в воздушный бассейн, отмечались даже случаи прямого воздействия токсичных промышленных выбросов на растительность.

Ветровая и водная эрозии почв. Опустынивание, вызванное ветровой эрозией почв в Казахстане, охватило степные, сухостепные, полупустынные и пустынные ландшафты. Под воздействием ветровой эрозии происходит выдувание тонких почвенных частиц и опесчанивание почв.

Дегумификация и засоление почв. Процесс дегумификации зафиксирован на всех пахотных и пастбищных землях. Снижение гумусированности связано с невосполнимым выносом питательных веществ путем отчуждения с урожаем.

Из общей площади неполивной пашни опустынено за счет дегумификации в слабой степени – 4,5, умеренной – 5,2 и в сильной степени – 1,5 млн. га. На орошаемых землях на долю дегумифицированных приходится 0,7 млн. га.

Загрязнение почв и грунтовых вод. В последние два десятилетия резко возросла опасность химического загрязнения почв специфическими веществами от химической обработки сельскохозяйственных полей, размещения промышленных отходов, сброса сточных вод, атмосферных выбросов в городах и промышленных центрах. Загрязняют почву и стоки животноводческих комплексов.

Загрязнение подземных вод весьма широко распространено в Казахстане и рассматривается как фактор, следствием воздействия которого может  быть опустынивание земель, вторичное засоление почв, растительности, ухудшение условий питьевого водоснабжения. Наибольшую степень загрязнения создают  предприятия добычи и переработки полезных ископаемых, химические и другие производства, имеющие токсичные отходы, массивы орошения, животноводческие  комплексы, городские агломерации и т.д.

В настоящее время можно прогнозировать ослабление вредоносности дефляции на пахотных землях Казахстана, из-за их сокращения. Однако, в аридных зонах республики, особенно на сильно деградированных пастбищах, опасность усиления ветровой эрозии остается.

Деградация растительного покрова – это один из самых распространенных и визуально определяемых процессов опустынивания, проявляемых в виде деградации лесов, пастбищных угодий и сенокосов.

Деградация пастбищных угодий и сенокосов. Наиболее негативное и комплексное воздействие на степные экосистемы Казахстана оказала массовая распашка целинных земель.

Пастбищная нагрузка на оставшихся в целинном состоянии землях нарастала, как по мере распашки пастбищ, вытеснившей скот на низкопродуктивные неудоби, так и вследствие  одновременного  наращивания  поголовья  скота.  Распашка    преобладающей части плодородных земель вытеснила и сконцентрировала скот на менее продуктивных недренированных засоленных территориях, включая влажные солончаковые луга приозерных понижений и котловин.

Наибольшей деградации подверглись пастбища, прилегающие к сельским населенным пунктам, отгонам, доильным установкам и колодцам.

По данным Агентства Республики Казахстан по управлению земельными ресурсами, из 188,9 млн. га пастбищ крайней степени деградации достигли 26,6 млн. га, что выражается в сильном и очень сильном опустынивании. В лесостепной и степной зонах республики пастбища занимали 34,8 млн. га, из них 5,6 млн. га сильно деградированы. Процесс деградации пастбищ имеет тенденцию к возрастанию.

Следует отметить, что с ростом населения, развития индустрии, урбанизации, преобразующей природу деятельности человека и, в частности, повышения продуктивности сельскохозяйственого производства наблюдается непрерывное сокращение сельскохозяйственных площадей на поверхности земли. Сокращение фонда продуктивных земель планеты происходит также в процессе опустынивания- развития пустынных зон вследствие естественных процессов, в которых в значительной степени повинен человек.

Лекция №11

Основные механизмы и процессы, управляющие системой Земля

План:

1.     Основные круговоры веществ: водный, биохимические, циркуляция атмосферы и океана.

Ключевые слова: круговорот воды

Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, биологический (биотический), развивающийся на основе большого и состоящий в непрерывном, циклическом, но неравномерном во времени и пространстве, и сопровождающийся более или менее значительными потерями закономерного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного уровня организации.

Рис. 1. Принципиальная схема биологического (биотического)

                  круговорота (по К. Ф. Реймерсу, 1990)

Оба круговорота взаимно связаны и представляют как бы единый процесс. Подсчитано, что весь кислород, содержащийся в атмосфере, оборачивается через организмы (связывается при дыхании и высвобождается при фотосинтезе) за 2000 лет, углекислота атмосферы совершает круговорот в обратном направлении за 300 лет, а все воды на Земле разлагаются и воссоздаются путем фотосинтеза и дыхания за 2 000 000 лет (рис. 12.8).

Взаимодействие абиотических факторов и живых организмов экосистемы сопровождается непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходят внутри экосистемы, называют биогеохимическим круговоротом, или биогеохимическим циклом.

Существование подобных круговоротов создает возможность для саморегуляции (гомеостаза) системы, что придает экосистеме устойчивость: удивительное постоянство процентного содержания различных элементов. Здесь действует принцип функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

Рассмотрим более подробно основные биохимические круговороты.

               Биотический (биологический) круговорот. Под биотическим (биологическим) круговоротом понимается циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. По определению Н. П. Ремезова, Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич, биотический (биологический) круговорот — это поступление химических элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы, превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их обратно в процессе жизнедеятельности с ежегодным опадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав экосистемы (Н. Ф. Реймерс, 1990).

            Круговорот углерода. Из всех биогеохимических циклов круговорот углерода, без сомнения, самый интенсивный. С высокой скоростью углерод циркулирует между различными неорганическими средствами и через посредство пищевых сетей внутри сообществ живых организмов.

В круговороте углерода определенную роль играют СО и СО₂. Часто в биосфере Земли углерод представлен наиболее подвижной формой СО₂. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры.

Круговорот кислорода. Кислород (О₂) играет важную роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. В количественном отношении это главная составляющая живой материи. 349

Например, если учитывать воду, которая содержится в тканях, то тело человека содержит 62,8% кислорода и 19,4% углерода. В целом в биосфере этот элемент по сравнению с углеродом и водородом является основным среди простых веществ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода с живыми организмами или их остатками после гибели. Растения, как правило, производят свободный кислород, а животные являются его потребителями путем дыхания. Будучи самым распространенным и подвижным элементом на Земле, кислород не лимитирует существование и функции экосферы, хотя доступность кислорода для водных организмов может временно и ограничиться. Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним в реакцию вступает большое количество органических и неорганических веществ. В результате возникает множество эпициклов, происходящих между литосферой и атмосферой или между гидросферой и двумя этими средами. Круговорот кислорода в некотором отношении напоминает обратный круговорот углекислого газа. Движение одного происходит в направлении, противоположном движению другого.

Потребление атмосферного кислорода и его возмещение первичными продуцентами происходит сравнительно быстро. Так, для полного обновления всего атмосферного кислорода требуется 2000 лет. В наше время фотосинтез и дыхание в природных условиях, без учета деятельности человека, с большой точностью уравновешивают друг друга. В связи с этим накопления кислорода в атмосфере не происходит, и его содржание (20,946%) остается постоянным.

          Озон служит своеобразным УФ-фильтром: задерживает значительную часть жестких ультрафиолетовых лучей. Вероятно, образование озонового слоя было одним из условий выхода жизни из океана и заселения суши.

Большая часть кислорода, вырабатываемого в течение геологических эпох, не оставалась в атмосфере, а фиксировалась литосферой в виде карбонатов, сульфатов, окислов железа и т. п. Эта масса составляет 590×10¹⁴ т пpoтив39×10¹⁴ т киcлopoдa, который циркулирует в биосфере в виде газа или сульфатов, растворенных в континентальных и океанических водах.

Круговорот азота. Азот — незаменимый биогенный элемент, так как он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Круговорот азота один из самых сложных, поскольку включает как газовую, так и минеральную фазу, и одновременно самых идеальных круговоротов.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Как правило, азот следует за углеродом, вместе с которым он участвует в образовании всех протеиновых веществ.

Атмосферный воздух, содержащий 78% азота, является неисчерпаемым резервуаром. Однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот. Он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Например, для усвоения азота растениями необходимо, чтобы он входил в состав ионов аммония (NH₄⁺) или нитрата (NO₃^-).

Газообразный азот непрерывно поступает в атмосферу в результате работы денитрофицирующих бактерий, а бактерии-фиксаторы вместе с сине-зелеными водорослями (цианофитами) постоянно поглощают его, преобразуя в нитраты.

Важную роль в превращении газообразного азота в аммонийную форму в ходе так называемой азотофиксации играют бактерии из рода Rhizobium, живущие в клубеньках на корнях бобовых растений. Растения обеспечивают бактерий местообитанием и пищей (сахара), получая взамен от них доступную форму азота. По пищевым цепям органический (входящий в состав органических молекул) азот передается от бобовых другим организмам экосистемы. В процессе клеточного дыхания белки и другие содержащие азот органические соединения расщепляются, азот выделяется в среду большей частью в аммонийной форме (NH₄⁺). Некоторые бактерии способны переводить ее и в нитратную (NO₃^-) форму. Отметим, что обе эти формы азота усваиваются любыми растениями. Азот, таким образом, совершает круговорот как минеральный биоген. Однако такая минерализация обратима, так как почвенные бактерии постоянно превращают нитраты снова в газообразный азот.

В водной среде также существуют различные виды нитрофи-цирующих бактерий, но главная роль в фиксации атмосферного азота здесь принадлежит многочисленным видам способных к фотосинтезу сине-зеленых водорослей из родов Anabaena, Nostoc, Frichodesmium и др.

Круговорот азота четко прослеживается и на уровне деструкторов. Протеины и другие формы органического азота, содержащиеся в растениях и животных после их гибели, подвергаются воздействию гетеротрофных бактерий, актиномицетов, грибов (биоредуцирующих микроорганизмов), которые вырабатывают необходимую им энергию восстановлением этого органического азота, преобразуя его таким образом в аммиак.

В почвах происходит процесс нитрификации, состоящий из цепи реакций, где при участии микроорганизмов осуществляется окисление иона аммония (МН₄⁺) до нитрита (NO₂^-) или нитрита до нитрата (NО₃^-). Восстановление нитритов и нитратов до газообразных соединений молекулярного азота (N₂) или окиси азота (N₂O) составляет сущность процесса денитрификации.

Образование нитратов неорганическим путем в небольших количествах постоянно происходит и в атмосфере: путем связывания атмосферного азота с кислородом в процессе электрических разрядов во время гроз, а затем выпадением с дождями на поверхность почвы.

Еще одним источником атмосферного азота являются вулканы, компенсирующие потери азота, выключенного из круговорота при седиментации или осаждении его на дно океанов.

В целом же среднее поступление нитратного азота абиотического происхождения при осаждении из атмосферы в почву не превышает 10 кг (год/га), свободные бактерии дают 25 кг (год/га), в то время как симбиоз Rhizobium с бобовыми растениями в среднем продуцирует 200 кг (год/га). Преобладающая часть связанного азота перерабатывается денитрифицирующими бактериями в N и вновь возвращается в атмосферу. Лишь около 10% аммонифицированного и нитрифицированного азота поглощается из почвы высшими растениями и оказывается в распоряжении многоклеточных представителей биоценозов.

Круговорот фосфора. Круговорот фосфора в биосфере связан с процессами обмена веществ в растениях и животных. Этот важный и необходимый элемент протоплазмы, содержащийся в наземных растениях и водорослях 0,01—0,1%, животных от 0,1% до нескольких процентов, циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут использоваться растениями.

Попадая в экосистемы суши, почву, фосфор поглощается растениями из водного раствора в виде неорганического фосфатиона (РО₄^3-) и включается в состав различных органических соединений, где он выступает в форме органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений к другим организмам экосистемы. Химически связанный фосфор попадает с остатками растений и животных в почву, где вновь подвергается воздействию микроорганизмов и превращается в минеральные ортофосфаты, а в дальнейшем происходит повторение цикла.

В водные экосистемы фосфор переносится текучими водами. Реки непрерывно обогащают фосфатами океаны. В соленых морских водах фосфор переходит в состав фитопланктона, служащего пищей другим организмам моря, в последующем накапливаясь в тканях морских животных, например рыб. Часть соединений фосфора мигрирует в пределах небольших глубин, потребляясь организмами, другая часть теряется на больших глубинах. Отмершие остатки организмов приводят к накоплению фосфора на разных глубинах. Отсюда следует, что фосфор, попадая в водоемы тем или иным путем, насыщает, а нередко и перенасыщает их экосистемы. Частичный возврат фосфатов на сушу связан с поднятием земной коры выше уровня моря. Определенное количество фосфора переносится на сушу морскими птицами, а также благодаря рыболовству. Птицы отлагают фосфор на отдельных островах в виде гуано.

Круговорот серы. Существуют многочисленные газообразные соединения серы, такие, как сероводород H-S и сернистый ангидрид SO₂. Однако преобладающая часть круговорота этого элемента имеет осадочную природу и происходит в почве и воде.

Основной источник серы, доступный живым организмам, — сульфаты (SO₄,). Доступ неорганической серы в экосистеме облегчает хорошая растворимость многих сульфатов в воде. Растения, поглощая сульфаты, восстанавливают их и вырабатывают серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин, цистин), играющие важную роль в выработке третичной структуры протеинов при формировании дисульфидных мостиков между различными зонами полипептидной цепи.

 Взаимодействие воздуха, воды и почвы в регуляции кругом ворота в глобальном масштабе.

В целом экосистеме по сравнению с азотом и фосфором требуется меньше серы. Отсюда сера реже является лимитирующим фактором для растений и животных. Вместе с тем круговорот серы относится к ключевым в общем процессе продукции и разложения биомассы. К примеру, при образовании в осадках сульфидов железа фосфор из нерастворимой формы переводится в растворимую и становится доступным для организмов. Это подтверждение того, как один круговорот регулируется другим.

Лекция №12

Социально-экономические процессы, определяющую глобальные экологические изменения

План:

1.     Социально-экономический фактор экосферы.

2.     Население мира как экологический фактор.

Ключевые слова: социально-экономический фактор, население

 Воздействие социально-экономических процессов на экосферу (В) зависит от трех основных групп факторов: населения (Н), потребления (П) и технического прогресса (Т):

В = Н х П х Т

Каждая из этих групп состоит, в свою очередь, из многих более конкретных факторов. Это соотношение не следует рассматривать как строгую математическую формулу, а скорее как логическую зависимость, в которой факторы могут рассматриваться как взаимозаменяемые. Поэтому данное выражение может быть использовано также в качестве показателя нагрузки на экосферу и ее отдельные части.

Рассмотрим эти три основные группы социально-экономических факторов, их значение для состояния экосферы и, соответственно, возможности управления ею.

При анализе мировой социально-экономической ситуации рост численности населения следует рассматривать как один из важнейших факторов влияния на эколого-экономическую ситуацию.

Темпы роста численности населения на Земле были  разные для различных государств и в разное время. Начиная с 15 века, благодаря достигнутому к этому времени определенному уровню аграрной культуры, некоторым достижениям в медицине и естественных науках человечество сумело добиться достаточной стабильности роста своей численности. В 16 веке  основная  часть населения  проживала Европе, сравнительно густо были заселены Ближний Восток, Средняя  Азия и Китай.

 В эпоху великих географических открытий человечество приступило к глобальному освоению планеты. Быстрое распространение сельскохозяйственных и промышленных технологий обусловило стабильный рост народонаселения на всех континентах.

Примерно до начала 18 века  численность населения увеличивалась медленно со средней скоростью около одного процента за столетие, а  к 1830 году – началу промышленной революции – население  Земли составляло  1 миллиард  человек. Бурное  развитие науки, техники, промышленная революция, изменение социально-экономических отношений в обществе позволили достаточно успешно решать продовольственную, коммунальную, медицинскую, транспортную и другие проблемы. Улучшение питания, санитарно-эпидемиологической обстановки, распространение средств гигиены, медицинского обслуживания обеспечили  значительное снижение детской смертности и увеличение продолжительности жизни, тем самым повысили темпы роста населения.  Однако рост населения в разных регионах не одинаков, что объясняется различным характером воспроизводства. Воспроизводство населения понимается, как совокупность  процессов рождаемости, смертности и естественного прироста. Воспроизводство обеспечивает беспрерывное возобновление и смену поколений. Большое влияние на эти процессы оказывают социально-экономические условия.  С середины 18 века и до середины 20 века рост численности населения Земли происходил в основном  за счет стран в которых быстрыми темпами развивалась экономика, в первую очередь  Великобритании, Франции, США. Однако в середине 20 столетия ситуация резко изменилась, демографическая ситуация в развивающихся странах приобрела взрывной характер. Высокая рождаемость в этих странах исторически обусловлена этническими и религиозными причинами, ранними браками, низким уровнем образования, не вовлечением женщин в производство, но с освобождением этих стран от колониальной зависимости, улучшением медицинского обслуживания и гуманитарной помощью международных организаций, смертность довольно резко сократилась. Эти обстоятельства привели к «демографическому взрыву»  Рост численности населения  в мире определяют страны «периферии», т.е. развивающиеся  страны и страны с переходной экономикой. В настоящее время  наиболее высокие темпы роста населения отмечаются в  Африке и  Центральной  Америке,  примерно 3% в год, в Южной  Америке – 2,2%,  в  Азии – 1,8%.   Крупнейшими  странами, по численности   населения,   являются : Китай  (1179 млн. человек),   Индия  (897 млн. человек),  США  (258 млн. человек),  Индонезия  (188 млн. человек)  и Бразилия  (156 млн. человек).  Последние годы, благодаря проводимой государством демографической политике, резко замедлился рост населения в Китае. Лидерами по показателям рождаемости являются государства Центральной Африки, в первую очередь – Кения, где  показатель рождаемости составляет 54 человека на 1000 жителей.

В целом население планеты за сто последних лет увеличилось с1,620 млрд. человек в 1900 году до 6,0 млрд. человек к 2000 году. Каждую минуту население Земли увеличивается на 150 человек, а каждый день – 220 тысяч человек. Из общего прироста народонаселения планеты за последние 20 лет в 1,7 млрд. человек, 88% приходится на развивающиеся страны. По оценкам специалистов, при сохранении таких темпов  прироста, к 2010 году численность населения составит 7 млрд.  человек, а к 2020 году достигнет 8 млрд. Различные специалиста анализируя сложившуюся ситуацию прогнозируют возможные сценарии демографического состояния планеты. Академик С.П. Капица в статье «Модель роста населения Земли» предполагает, что к 2100 году численность населения планеты достигнет 12-14 млрд. человек. В другой статье «Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века высказывается предположение, что человечество переживает демографический переход. Суть этого процесса заключается в резком возрастании скорости роста популяции, сменяющимся затем  стремительным его уменьшением, после чего население стабилизируется в своей численности. Демографический переход сопровождается развитием производительных сил, ростом производительности труда,  процессом урбанизации и резким изменением возрастного состава населения, так называемым – «старением» населения. Процесс «старения»  населения  автоматически ведет к  стабилизации а затем и убыли населения на планете. Этот переход уже пройден развитыми странами, средняя продолжительность жизни там составляет  75 – 80 лет. А в следующие 100 лет он должен произойти и  в развивающихся странах.  Вместе с тем  некоторыми учеными-экологами емкость планеты  оценивается в 1,0 – 1,5 млрд. человек, при, так называемых , идеальных  общественно-экологических условиях и десятикратное превышение оптимума численности населения в соответствии с емкостью  Земли, вполне вероятно, чревато включением так называемых экологических факторов, зависящих от плотности населения.

По биологическим законам число особей  какого-либо вида зависит от потенциала размножения, продолжительности жизни, широты приспособительных возможностей и регулируется естественным отбором – совокупностью экологических факторов. Некоторые специалисты относят к таким факторам  СПИД. Кроме того, сложение неблагоприятных  экологических и социально-экономических факторов потенциально взрывоопасно.  Нельзя исключать, что вместо демографического перехода может возникнуть демографический катаклизм.  Сложность демографической ситуации в том, что экономически большинство государств заинтересовано в росте и «омоложении» населения. Один процент  прироста населения  требует четырехпроцентного увеличения  валового национального продукта (ВНП). Рассматривая демографическую проблему человечества, анализируя и прогнозируя происходящие в мире процессы необходимо также исследовать эколого-экономические  ее  аспекты. Важными являются не только количественные критерии человечества, но и критерии качества человека. Социальные и биологические критерии качества человека не очень далеки друг от друга. Из трех главных критериев – здоровья, одаренности и воспитанности – два первых имеют биологические корни. Успехи медицины, подмена, защитных сил организма сильными лекарственными средствами, сохранение жизни людей с отягощенной наследственностью, с одной стороны, а также воздействие на человеческий организм различных неблагоприятных факторов  (стрессы, гиподинамия, информационная нагрузка, загрязненная окружающая среда), с другой -  привели к изменениям здорового видового генофонда. Человечество накопило опасный  генетический груз за счет мутаций, большинство из которых при действии при действии естественного отбора не сохранилось бы. В настоящее время известно более 2000  различных генетически обусловленных заболеваний. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), частота патологий беременности и дефектов развития за 80 –е годы  прошлого столетия в мире удвоилась. Кроме этого серьезную опасность представляют злокачественные новообразования, вызываемые мутациями соматических клеток, изменения иммунной системы, различные формы аллергии.  Чем выше будет численность населения  и его плотность, тем вероятнее  возникновение и быстрое распространение  заболеваний  типа пандемий гриппа  и катастрофичнее их последствия. Эта проблема, в свою очередь, оказывает, влияние  на социально-экономические  и политические  процессы во всем мире. Другой объективной закономерностью развивающейся цивилизации является глобальный процесс урбанизации, демографический взрыв совпал по времени с бурным ростом  городского населения. К концу 20 века в городах проживало более 47% населения, а экономически развитых странах доля городского населения достигает 80%. В мире появилось большое количество городов с населением  более миллиона человек  и их количество постоянно растет. Академик  Н.Н. Моисеев  в своей  книге «Время определять национальные цели» высказал предположение, что рост мегаполисов – «природное» явление, которое представляет собой результат  самоорганизации общества, общественного производства. Например, мегаполис Босваш (Бостон-Вашингтон) протянулся вдоль побережья  Атлантики  на 800 км, ширина его составляет 150 км. В нем сосредоточено 19% населения  США, а его долю приходится 25% национального валового продукта страны, вместе с тем  площадь, которую он занимает составляет только 1,5% территории страны. Крупнейшими  мировыми  мегаполисами  являются – Токио-Осака, Дели, Мехико,  Москва.   Развитие  урбанизации сопровождается появлением у городов новых функций, что привлекает новых жителей для их выполнения. Город становится центром кристаллизации,  концентрируя внутри себя все больше и больше населения страны.  Другими причинами  обусловлено развитие городов в развивающихся странах Африки и Южной Азии. «Демографический врыв» приводящий к быстрому росту численности населения создал ситуацию, когда огромная часть населения не может найти себе применение в традиционных видах деятельности, например в сельском хозяйстве, и  вынуждена направляться в города. Но в этом случае город не может принять дополнительное население, люди перебиваются случайными заработками, пополняют армию безработных. Это характерно в тех случаях, когда уровень экономического развития  города не соответствует стремительному росту его жителей.  В начале 21 века в мире  сложилась ситуация,  когда растущее население,  его концентрация в крупных городах, расширяющееся производство и изменяющееся структура потребления, ведут к росту нагрузки на окружающую среду и увеличению энерго- и ресурсопотребление. Ежедневно населению Земли требуется  около 2 мил т продуктов питания, более  10 мил м³  питьевой воды,  2 млрд. м³ кислорода для дыхания, при этом всеми отраслями мирового хозяйства  добывается и перерабатывается более 300 мил т  различных ресурсов и материалов, сжигается более 30 мил т топлива, используется 2 млрд. м³ воды 65 млрд. м³ кислорода. Поэтому не случайно глобальная демографическая проблема и ее влияние на развитие и формирование других проблем  были рассмотрены на Конференции по окружающей среде и развитию в  Рио-де-Жанейро в 1992 году.

Анализируя демографическую проблему нужно учитывать, что с ростом численности населения увеличивается антропогенное давление на природные системы Земли. Чтобы прокормить растущее население необходимо увеличивать  производства продовольствия, что требует либо вовлечение новых земель в сельскохозяйственное производство, либо сверхэксплуатации имеющихся земель.  Последнее приводит в последующем к утрате плодородия, эрозии, опустыниванию  и  токсификации земель. Рост мирового промышленного производства требует  все большего вовлечения в хозяйственный оборот  ресурсов,  топлива,  энергии, а вместе с тем возвращает в окружающую среду   огромного количества отходов, в том числе и высокотоксичных. Важнейшей задачей человечества является оптимизация своего воспроизводства.  Для  этого  должны  быть  сконцентрированы  силы и средства,  проанализирован   имеющейся опыт  отдельных государств  и  учтены экологические  закономерности и  ограничения.  Регулирование своей  демографической политики  является  посильной  задачей  для любого государства,  однако  это  во   многом   определяется   уровнем его социально-экономического развития, культурными,  религиозными  традициями.

Эффективность политики по ограничению роста численности населения зависит от комплекса мер, но в первую очередь  необходимо решение социально-экономических задач.  Опыт показывает, для того, чтобы реально действовал регулируемый механизм популяции,  годовой доход семьи   должен   составлять  15 – 20 тыс. долларов. В этом случае  при обеспечении всей совокупности мер через 3 поколения бесконфликтно  численность населения с начала сократится, за тем стабилизируется. Это  возможно в том случае,  когда  экономический рост   будет обеспечиваться за  счет увеличения производительности  труда  с сокращением  численности   занятых в общественном производстве. Одной из важнейших целей  человечества должно стать  повышение качества людей, т. е. повышение уровня здоровья, образования, воспитания.

2. Население  наряду  с  НТП  и  фактором   потребления  ресурсов относится  к одним  из  важнейших социально-экономических  факторов развития экосферы Земли. Народонаселение – совокупность людей, проживающих на какой-либо крупной территории,  обычно с учетом  расово-этнического,  возрастного  и  полового  состава. Население является  потребителем  пищевых  ресурсов, а также ресурсов, необходимых для развития  промышленности,  сельского  хозяйства,  транспорта, строительства и  других отраслей   хозяйственной  деятельности человека. Еще  Т. Мальтус называл народонаселение основным фактором, определяющим  развитие  экологического   кризиса  на  Земле.

Основными  показателями, характеризующими население как геоэкологический фактор являются: 1) численность, 2) плотность, 3) миграция. Численность  населения  определяет суммарные   потребности  общества  в  питании,  одежде,  жилище, образовании  и других  ресурсах. Тем самым  численность  населения напрямую определяет значительное антропогенное давление  на   природно-социально-производственные   системы  и  как  следствие  возникают  геоэкологические  проблемы. Численность народонаселения на Земле  постоянно  растет. Несмотря  на  снижение  темпов  роста населения, в последнее  время абсолютный прирост населения  идет быстро. Ежегодно  население планеты  увеличивается   на  90  млн человек.  

Возраст предков Homo sapiens («Человека  разумного») оценивается  в  несколько миллионов  лет. По  мнению  демографов,  на  планете Земля  сменилось около 20  тыс.  поколений. Население  мира  в древние  времена  оставалось  немногочисленным. 15  тыс.  лет  назад  на  Земле  проживало   не  более  3  млн. человек. В 1000  г. на Земле  проживало  280  млн.  человек, в 1830  г. –  1 млрд.,  в 1960 г. – 3 млрд., в 2000 г. – 6 млрд.  человек. В  настоящее  время  численность  населения  во всем  мире превысила  6 млрд.  человек.  Резкое увеличение народонаселения, связанное с изменением социально-экономических или обще экологических условий жизни получило  название  демографического  взрыва.

По данным демографов на уровне 10 – 12  млрд. человек должна произойти  стабилизация  численности населения. Это произойдет  к середине  – концу ХХI в.  Наибольшая  численность  населения характерна  для  развивающихся стран (Китай, Индия, Пакистан, Бразилия, Индонезия). В развивающихся странах наблюдаются  и самые  высокие  темпы  прироста  населения. Если  население   какой-либо   страны   возрастает   до  такого  уровня,  что   его   потребности  уже  превышают  природный   потенциал,  обеспечивающий как  возобновимость некоторых природных  ресурсов,  так и  потенциал  самоочищения  природной  среды,  то  оно само  превратится  в силу,  разрушающую  свою  природно-ресурсную базу. Эту ситуацию  называют демографической ловушкой. Считают, что потенциальная емкость экосферы  2 млрд. человек. Это  обеспечило бы устойчивость и относительно  благополучную жизнь  всего  населения  Земли. Ученые-экологи  считают, что и  10   млрд. человек могут  существовать  в  условиях   дефицита   продовольствия,  энергии  и  природных  ресурсов. В  этом  случае  возможны  экологические   кризисы  и  катастрофы,  а  численность населения будут  регулировать   стихийные бедствия  природного и социально-экономического характера (войны,  голод,  гибель от  наводнений  и  цунами,  извержений  вулканов).

Плотность  населения –  число  жителей на  единицу  площади,  обычно  на км2. Плотность населения определяет антропогенную  нагрузку  в конкретных  населенных  пунктах  и   районах. Средняя  плотность  населения  на  планете  Земля 46  чел. на км2. На  ½  суши  земного  шара  плотность  населения   составляет  менее 1 чел.  на км2. Среди государств мира самая   высокая  плотность населения  в Бангладеш (800  чел. на км2). Наивысшая   плотность  населения   наблюдается   в   городах.  Здесь  активно  протекает  процесс урбанизации. Урбанизация  – рост городов,  увеличение удельного  веса городского населения  в стране, регионе, мире, приобретение сельской местностью внешних социальных  черт,  характерных  для   города,  процесс  повышения   роли городов в развитии  общества. Общая   площадь  урбанизированных  территорий  на  Земле  не  более  2 \%  от  общей  площади  Земли. К  середине – концу ХХI в.  площадь  урбанизированных территорий   должна   достичь  8 \%. Самой урбанизированной страной мира является  Великобритания. Исторически  первым городом с миллионным населением был  Рим  во  времена  Юлия  Цезаря (10 – 44 гг. н. э.). Сейчас самыми  многолюдными городами являются Мехико, Токио, Сан-Паулу, Калькутта  и  др.  В районах с высокой    плотностью  населения геоэкологические проблемы  стоят  очень остро. Здесь  наблюдается так называемое   явление   «грусть  новых  городов», связанное  с  повышенной  заболеваемостью  населения  городских   районов, где  условия   среды  жизни  объективно  как  будто  бы  намного  лучше, чем  в  которых жили  переселенцы раньше. 

         Миграция населения – процесс перемещения  или  переселения  людей   на  различные сроки со своего постоянного местожительства. Миграция  населения  существенно влияет на численность  и  плотность населения  и  тем самым значительно изменяет ресурсные потребности стран.

Лекция № 2

Тема: Экологические свойства природной среды Казахстана

План:

1.     Географическое положение Казахстана

2.     Экологические следствия геологического строения

Ключевые слава:понятие «эколого-географическое положение», территориально-производственные комплексы

Территория Казахстана расположена в умеренном поясе Евразии между 40° 59' и 55° 24' с. ш. и 46° 32' и 87° 16' в. д. Она простирается с С на Ю на 1600 км, с 3 на В на 2925 км и занима­ет 2717,3 тыс. км² , или 1,8% суши Земли. Северная граница Ка­захстана соответствует широте оз. Байкал, южная - гг. Стамбула и Мадрида. На широте Казахстана расположены широколист­венные леса и степи Канады, а также сухие и пустынные степи

Центрального Китая.

Казахстан граничит с Российской Федерацией, Китайской Народной Республикой, Республиками Казахстан, Узбекистан и Туркменистан. За исключением юго-востока, границы не совпа­дают с естественными рубежами, что облегчает трансграничный перенос техногенных загрязнителей с воздушными массами и

речным стоком.

Наиболее характерная особенность Казахстана - его внутриконтинентальное положение в западной части - Центральной Азии и бессточность большей части территории. С этими черта­ми географического положения связаны такие свойства природ­ной среды Казахстана, как резко континентальный климат на большой части территории, скудность и неравномерное распре­деление водных ресурсов, преобладание аридных и семиаридных ландшафтов.

Значительные размеры Казахстана определяют контраст­ность природных условий. Преобладают возвышенные равнины и мелкосопочник (500-600 м над ур. м.), которые занимают 50% площади республики. На долю низменных равнин (100-250 м) приходится 30%, горы (1000-4000 м) занимают около 20% тер­ритории Казахстана. Размах высот рельефа: от -132 м (впадина Карагие) до 6995 м (пик Хан-Тенгри).

Исключительное богатство Казахстана минерально-сырьевыми ресурсами, среди которых выделяются нефтяные и газовые залежи, запасы металлических руд, общая малая   населенность республики, точечное расположение населенных пунктов городов и промышленных узлов, слабое развитие транс­портной сети, преобладающий аграрно-промышленно-сырьевой характер экономики - таков общий фон эколого-географического положения Казахстана.

Казахстан играет относительно малую роль в глобальном балансе биомассы биосферы Земли, что связано с преобладани­ем безлесных, пустынно-степных экосистем. В то же время, зна­чительные просторы естественных пастбищных угодий, с па­хотнопригодными почвами ограниченного использования, сле­дует отнести к стратегическому резервному земельному фонду человечества. Относительно невелика площадь заповедников (0.3% площади республики).

Вследствие внутриконтинентального положения Казахстана на его территории преобладают ландшафты, отличающиеся низ­кой степенью устойчивости к антропогенному воздействию. Наиболее уязвимыми к техногенезу являются пустынные (45%) и горные ландшафты (20% от всей площади республики). Около 75% территории Казахстана подвержены повышенному риску экологической дестабилизации окружающей среды.

Географическое положение Казахстана определяет наличие и постоянное присутствие некоторых внешних и внутренних факторов экологической деструкции окружающей среды. К фак­торам экологического риска следует отнести принадлежность большей части Казахстана к Арало-Каспийской бессточной об­ласти Центральной Азии. Обширные водоемы Казахстана -Каспийское и Аральское моря, озеро Балхаш и др. являются бессточными бассейнами аккумуляции речного стока, в т.ч. промышленных и сельскохозяйственных стоков

Заметное воздействие на состояние окружающей среды Ка­захстана оказывает трансграничный речной сток. Через терри­торию Казахстана протекают реки, берущие начато в сопре­дельных странах, pp. Иртыш, Или (Китай), pp. Сырдарья и Шу (Кыргызстан), р. Урал (Россия). Принадлежность Казахстана к области транзита или аккумуляции стока названных рек таит в себе постоянную внешнюю экологическую опасность для окру­жающей среды Республики Казахстан в виде накопления про­дуктов гехногенеза на его территории.

Находящиеся вблизи северных и западных границ Казах­стана промышленные центры Поволжья. Южного Урала. Запад­ной Сибири (Россия) связаны с трансграничными воздушными «каналами» перемещения в Казахстан антропогенных загрязни­телей промышленного происхождения

Расположение на территории Казахстана Аральского моря, а в прошлом Семипалатинского ядерного испытательного по­лигона и ряда других военно-испытательных объектов следует отнести к факторам внутреннего экологического риска не толь­ко для Казахстана, но и для биосферы Земли в целом. К ним же относятся крупные промышленные узлы Казахстана: Павлодарско-Экибастузский, Карагандинско-Темиртауский, Каратау-Жамбылский, Мангистауский, Рудного Алтая и др.. оказываю­щие мощное техногенное воздействие на окружающую среду.

Таким образом, важнейшими чертами географического по­ложения Казахстана, определяющими природно-экологические свойства его территории, являются: ярко выраженный конти­нентальный климат: внутренняя бессточность большинства рек: открытость территории к западному и северному переносу воз­душных масс: барьерная климатическая роль гор Юго-Восточного Казахстана ( Алтай, Тянь-Шань, Джунгарский Ала­тау), проявляющаяся в аккумуляции влаги на склонах и форми­ровании местного речного стока.

Экономико-географическое положение Казахстана в целом следует признать невыгодным из-за отсутствия прямых выходов республики к (Мировому океану.

Географическое положение оказывает существенное влия­ние на освоение природных ресурсов, темпы экономического развития, ввод в действие новых производств, структуру внеш­неэкономических связей, состояние окружающей человека сре­ды. Необходимость экологической оценки географического про­странства обусловила появление понятия эколого-географическое положение. Под эколого-географическим поло­жением геосистемы принято понимать ее положение на Земле относительно экологически важных свойств территории и аква­тории

Понятие «эколого-географическое положение» включает следующие признаки:

- экологические функции региона в биосфере Земли:

-  степень устойчивости природной среды к антропогенно­му воздействию:

-    пространственное размещение хозяйственной инфра­структуры, плотность населения и степень урбанизации;

- внешние источники экологической опасности;

-  природные и антропогенные «каналы» распространения экологической опасности /45/.

Рассмотрим более подробно составные части эколого-географического положения Казахстана.

а)  Экологические функции региона в биосфере Земли. Определяются естественной ролью, которую играет территория в функционировании биосферы, в частности, в газовом составе атмосферы. Территория Казахстана преимущественно занята степными и пустынными экосистемами. Если учесть, что основ­ными поставщиками кислорода в атмосферу Земли являются леса и пойменные луга, то Казахстан с его 5.2% площади лесов в основном является потребителем кислорода в процессе его глобального круговорота на Земле.

С другой стороны, малонаселенный Казахстан, обладаю­щий площадью естественных пастбищ более 187 млн. га.явля­ется важнейшей базой свободных земельных ресурсов. Здесь выявлены 61 млн. га пахотнопригодных почв (из них 21 млн. га уже распаханы). Эти земли являются стратегическим земельным резервом человечества /33/.

Одновременно Казахстана следует отнести к региону эко­логического риска для биосферы Земли. Здесь находятся такие опасные очаги глобального воздействия на биосферу, как регион усыхающего Аральского моря, территория бывшего Семипала­тинского ядерного испытательного полигона, многочисленные военно-испытательные полигоны, включая космодром Байко­нур.

Такова противоречивая роль территории Казахстана в функционировании биосферы Земли,

б)  Устойчивость природной среды к антропогенному воздействию. Определяется способностью (свойствами) ланд­шафтов противостоять антропогенезу. Наименее устойчивы пустынные и горные геосистемы. Учитывая, что пустыни занимают около 45%. а горы 20% территории республики можно уверенно утверждать о слабой устойчивости геосистем Казахстана к антропогенезу, о большом риске опасности экологиче­ской дестабилизации окружающей среды. Принято считать, что горные и пустынные геосистемы нуждаются в постоянной охра­не от риска экологической дестабилизации. Всего же в Казах­стане 180 млн. га земель (66% всей площади) подвержены опус­тыниванию.

в) Пространственное размещение хозяйственных и эко­номических объектов, влияющих на окружающую среду. Территория Казахстана населена крайне неравномерно. При численности населения около 15 млн. чел. (1999 г.), средняя его плотность составляет 5.5 чел. на 1 км2, а на 50% территории пустынь и гор она не превышает I чел/км2. Это обстоятельство следует отнести к числу положительных факторов для сохране­ния благоприятного экологического состояния окружающей среды.

   С другой стороны, малочисленность и низкая плотность на­селения Казахстана свидетельствуют о небольшом трудовом потенциале, низком валовом национальном продукте, о невысо­ком уровне экологических технологий и инвестиций, внедряе­мых в экономику республики в настоящее время и в перспекти­ве.

Одновременно следует отметить неравномерное размеще­ние крупных городов, промышленных узлов на территории Ка­захстана. Это говорит о точечном загрязнении окружающей среды, связанном с городами и горнопромышленными объекта­ми. Напротив, наличие в Республике давно сложившихся терри­ториально-производственных комплексов (ТПК) свидетельству­ет о реальной угрозе площадного загрязнения окружающей сре­ды в ряде экономических регионов.

Назовем         наиболее         крупные         территориально-производственные комплексы и промышленные районы на тер­ритории Казахстана, оказывающие многообразное и всесторон­нее негативное   воздействие на экологическое состояние окру­жающей среды. Это:  

1. Павлодарско-Экибастузский;

2. Каратау-Жамбылский;

3. Восточно-Казахстанский (Рудный Алтай);

4. Кустанайско-Рудненский;

5  Прибалхашский;

6. Мангистау- Тенгизский;

7. Жезказган-Жайремский;

8. Карагандинско-Темиртауский;

9. Шымкентский и др.

Мощным природным очагом соле -пылевого выноса являет­ся регион Аральского моря.

Перечисленные и другие промышленные районы, крупные города являются источником повышенного экологического рис­ка для геосистем Казахстана.

г) Внешние источники экологической опасности. Рас­смотрим основные черты политико-географического положения Казахстана, определяющие экологическое состояние окружаю­щей среды

Соседями Казахстана являются: Российская Федерация, Ки­тайская Народная Республика, Республика Кыргызстан. Респуб­лика Узбекистан и Республика Туркменистан.

1. Российская Федерация. Непосредственное влияние на окружающую среду Казахстана оказывают приграничные ТПК, промышленные и иные объекты. Среди них:

•    Поволжский экономический район. Крайняя западная часть Казахстана примыкает к низовьям р. Волги, где располо­жен Астраханский газоконденсатный завод. Промышленные и аварийные выбросы завода, благодаря широтному переносу воз­душных масс, могут вызывать кислотные дожди на равнинах Прикаспийской низменности в пределах Атырауской области.

•    Капустин яр военно-испытательный полигон. Испыта­ния ракет-носителей продолжительное время осуществлялись в Рын- песках на правобережье р. Урал.

•    Саратовский и Самарский промышленные узлы распо­ложены к северо-западу от границ Казахстана. Непосредствен­ного воздействия на природу Казахстана не оказывают. Воз­можны аварийные выбросы в атмосферу промышленных газов химических,  нефтеперерабатывающих предприятий этих промузлов, их трансграничный перенос на территорию Казахстана в виде кислотных дождей.

2.Экологические следствия геологического строения

Большая часть Казахстана занята равнинами и низменно­стями. На западе и юге располагаются Прикаспийская и Туранская низменности (впадина Карагие -132 м) Центральная часть занята Казахским мелкосопочником (до 1559 м абс. выс.) и пла­то Бетпак-Дала (300-350 м над ур. м). На севере в пределы Ка­захстана заходит южная окраина Западно-Сибирской низменно­сти (100-150 м). Восточная и юго-восточная окраины Республи­ки заняты горами Алтая. Саура. Тарбагатая. Джунгарского Ала­тау, хребтами Северного и Западного Тянь-Шаня (пик Хан-Тенгри. 6995 м).

Особенности орографии характеризуют некоторые важные экологические свойства окружающей среды Казахстана. Оро­графия определяет наличие или отсутствие условий для выноса и аккумуляции техногенных продуктов антропогенной деятель­ности. От орографического рисунка зависит наличие бессточ­ных бассейнов стока, степень проявления эндогенных и экзо­генных процессов, влияющих на экологическое состояние ок­ружающей среды.

Характерно широкое распространение замкнутых, бессточных речных бассейнов - конечных базисов эрозии и стока мно­гих рек: бассейны Каспийского и Аральского морей, оз. Балхаш, рек Шу. Сарысу. Нуры и др. Это означает, что промышленные сбросы в реки этик водоемов аккумулируются в замкнутых бас­сейнах стока, накапливаются в них и не выносятся за пределы Казахстана.

В зависимости от рельефа на территории Казахстана отчет­ливо выделяются области: выноса загрязнителей (горные районы), транзита (среднее течение р.р Иртыша. Ишима) и аккуму­ляции загрязнителей ( Аральское и Каспийское моря, бессточные бассейны Центрального и Южного Казахстана).

К числу других экологических следствий рельефа относит­ся:

-  расположение гор на востоке и юго-востоке Казахстана определяет барьерный климатический эффект, проявляющийся в аккумуляции на наветренных склонах атмосферных осадков, следствием чего является весьма выгодное формирование аго­рах стока многих рек.активное проявление экзогенных, ролевых и других процессов естественной экологической дестабилиза­ции окружающей среды;

-    наличие денудационных равнин и плато, мелкосопочпи­ка способствует широкому развитию в Казахстане процессов водной эрозии, вызывающих нарушение земель.

-    широкое распространение (на 30% площади) низменных аккумулятивных равнин важный фактор активного проявления процессов ветровой эрозии в местах формирования эоловою рельефа и на пахотных землях Казахстана;

-    наличие гор определяет частое проявление эндогенных, гравитационных и других процессов, характеризующих факто­ры повышенного экологического риска;

-    развитие денудационных равнин, плаго и мелкосопочника способствует проявлению водной эрозии в процессе техногенеза;

-    широкое распространение аккумулятивных песчано-супесчаных равнин морского, аллювиального, озерно-аллювиального происхождения благоприятствует развитию в Казахстане процессов природно-антропогенного опустынива­ния,

- обширные площади эоловых равнин и песчаных пустынь способствуют активному проявлению процессов дефляции, пе­реносу и накоплению пыли на всей территории Казахстана, расширению площади сыпучих песков.

Лекция № 3

Тема: Климат и экологические условия Казахстана

План:

1.     Климатические условия Казахстана

2.     Геоэкологические особенности природных зон и подзон Казахстана

Ключевые слава:континентальность,  засушливость,  температурный контраст

            Климат Казахстана резко континентальный. На севере - умеренно холодный, на крайнем юге - умеренно жаркий. Континентальность климата проявляется в резких колебаниях тем-пературы, сухости воздуха и незначительном количестве атмосферных осадков на большей части республики. Такой климат обусловлен тем, что Казахстан находится очень далеко от океанов и их морей и имеет обширную территорию, вытянутую с запада на восток и с севера на юг. На климате сказывается также характер рельефа, как самой республики, так и сосед-них областей. Большое значение в формировании климата, имеет солнечная радиация. Величина прито-ка солнечной радиации зависит от широты места, прозрачности атмосферы и продолжитель-ности солнечного сияния. Поскольку территория Казахстана расположена в пределах между 41-55 градусов с.ш., то продолжительность солнечного сияния и величина суммарной сол-нечной радиации на севере республики меньше, чем на юге. Средняя продолжительность солнечного сияния на севере, в Кустанае равно 2098 часов в год, а на юге, в Чимкенте, она увеличивается до 2892 часов. Так же меняется и суммарная радиация. На севере она равна 100 килокалориям на кв. см в год, а на юге - свыше 150. 
      На формирование климата влияет также атмосферная циркуляция. На территорию рес-публики в течение года приходят 3 основных типа воздушных масс: арктические, полярные, тропические. 
      Воздушные массы формируемые над Тихим и Индийским океанами в Казахстан не захо-дят. На климат его оказывают влияние только Атлантический и Северный Ледовитый океа-ны и их моря. Отсутствие горных преград даёт возможность воздушным массам свободно перемещаться как с севера на юг, так и с запада на восток. Воздушные массы морей Атлан-тического океана проходят огромные расстояния, теряют много влаги и падают в Казахстан уже значительно иссушёнными. Северный Ледовитый океан расположен ближе, но большую часть года скован льдами, поэтому его воздушные массы мало увлажнены и холодны. Давление воздуха в связи с разнообразным устройством поверхности Казахстана весьма различно. Так в Гурьеве (высота над уровнем моря 21 м) среднее годовое давление равно 1022 мб, в Кзыл-Орде - 1003 мб, в Астане - 977 мб, в Алматы 929 мб. В горных районах на больших высотах давление ещё меньше. Наибольшее сренемесячное давление приходится на холодные месяцы (декабрь - февраль), а наименьшее на жаркие (июль - август). Разность между наибольшим и наименьшим давлением может достичь 50 мб и более. 
      Неустойчивость давления воздуха по сезонам в различные годы приводит к резким изме-нениям климатических условий. Этим можно объяснить смену суровых и тёплых годов, ма-лоснежных и многоснежных зим, резкой засушливости и хорошего увлажнения. Важное климатическое значение имеет ветер. Он переносит различные воздушные массы. Режим ветра в Казахстане носит материковый характер и изменяется по сезонам года. В зим-нее время на погоду Северного и Центрального Казахстана большое влияние оказывает часто повторяющийся сибирский антициклон. Он проникает с востока далеко на запад, образовы-вая полосу высокого давления примерно по параллели 50 град. с.ш. От него к северу дуют южные и юго-западные ветры, к югу - северные и северо-восточные. Продолжительность существования антициклона может доходить до 10-12 дней, в это время устанавливается яс-ная, морозная погода. Холодные массы воздуха антициклона сменяются более тёплыми воз-душными массами с юга. Смена воздушных масс нередко сопровождается сильными бура-нами и метелями с ураганными ветрами южных и юго-западных направлений. Особенно сильные ветры наблюдаются в районе Джунгарских ворот. Здесь выражены ветры противо-положных направлений "евгей" и "сайкан". Евгей дует с юго-востока со скоростью дости-гающей ураганной силы - 40 м в сек., а отдельные порывы даже 70 м в сек. Для всей республики характерно большое колебание температуры воздуха как в течение суток, так и года. Причём в равнинно-низкогорной части среднегодовые и среднемесячные температуры изменяются по направлению с севера на юг, а в высокогорных областях - с поднятием местности над уровнем моря. Среднегодовая температура воздуха на всей равнинно-низкогорной части республики положительно. На севере она ровна +0,4 град, а на крайнем юге достигает +17,7 град. В вы-сокогорных областях с поднятием вверх средняя температура понижается. 
      Самый холодный месяц для всего Казахстана - январь. Средняя температура января на се-вере - 19 град, а на юге - 1,5 град. В отдельные дни на севере республике морозы бывают до -55, На юге же температура воздуха редко падает ниже -30 град. 

            Климат оказывает огромное влияние на состояние окру­жающей среды. Наибольшее экологическое значение имеет за­грязнение атмосферного воздуха под влиянием различных при­родных и антропогенных факторов. Климат является важней­шим экологическим фактором, который оказывает сильное воз­действие на поверхностные и подземные воды, почвы, расти­тельность и природно-антропогенные ландшафты в целом

Под влиянием климата активизируются или замедляются многие процессы экологической дестабилизации природной среды.

Важнейшими экологическими следствиями климата Казахстана являются:

-     резкая континентальность, и засушливость, выражаю­щаяся в больших температурных контрастах сезонов года и ма­лом количестве атмосферных осадков;

-     прогрессирующее усиление засушливости климата, про­являющееся в повышении средней годовой температуры возду­ха в Казахстане на +2   С за 100 лет и прогнозируемое к 2050 г уменьшение годовой суммы атмосферных осадков на 20%:

-    периодическая повторяемость атмосферных засух и пыльных бурь, достигающая в пустынях Казахстана 90 дней в году,

-    частая повторяемость сильных ветров в степных сель­скохозяйственных регионах Северного Казахстана, вызывающая дефляцию и дегумификацию почв;

-    особенности циркуляции воздушных масс, проявляющиеся в преобладании антициклонального режима в зимний и летний периоды, что благоприятствует загрязнению атмосферы на большей части Казахстана и усугубляет загрязнение воздуш­ного бассейна крупных городов и промышленных центров ( гг. Алматы. Усть-Каменогорск и др.).

-  почти повсеместно малое количество атмосферных осад­ков, сезонность их выпадения затрудняет самоочищение атмо­сферы и промывание атмосферными осадками загрязненных почв, рек и водоемов;

-    дефицит атмосферных осадков неблагоприятен для реч­ного стока и гидрологического режима поверхностных водото­ков, ч го очень важно для процессов самоочищения водоемов.

Сказанным далеко не исчерпывается многообразие влияния климата на экологическое состояние геосистем.

Лекция № 4

Тема: Экологические свойства почв и ландшафтов

1.Геоэкологические особенности природных зон и подзон Казахстана

Ключевые слава:ресурсный, средоформируюшая функция

         На территории Казахстана встречается множество разно­видностей почв, отличающихся физико-химическими свойства­ми и уровнем плодородия. При общей площади Казахстана бо­лее 272 млн. га почвы занимают 235 млн. та остальные 37.5 млн. га приходятся на акватории морей, озер, водохранилищ и ледники.

         Почвы равнин Казахстана занимают 201 млн. та, горных районов 34 млн га. На долю черноземов приходится 27.5 млн га, каштановых почв - 90,5 млн. га, бурые и серобурые почвы занимают J19,4 млн. га.

            На территории Республики широко развиты непригодные или малопригодные для земледелия почвы. Например, песчаные массивы занимают 27 млн. га, засоленные почвы солонцы и солончаки    20 млн. га.

            Отличительным экологическим свойством почвенного по­крова Казахстана является его комплексность, выражающаяся в  пестром чередовании на небольшой площади разных видов почв  и почвенных разностей. Комплексность почв является следстви­ем засушливости климата, разнообразия рельефа, пестроты тео­логического строения и почвообразующих пород. Она во мно­гом определяет особенности растительного покрова ландшафтов Казахстана, а также сельскохозяйственное использование зе­мель.

Неблагоприятными экологическими свойствами почв Ка­захстана являются: частая подверженность процессам эрозии, засоленность, невысокое естественное плодородие. Причинойэтого являются как природные факторы (естественные процессы опустынивания), преобладающий супесчано-суглинистый меха­нический состав, так и нерациональная хозяйственная деятель­ность. Последняя проявляется в несоблюдении агротехнических правил обработки почвы, что привело к активному проявлению водной и ветровой эрозии, истощению почв и потере ею плодо­родия и. как следствие, к дегумификации пахотных почв. Ветро­вая эрозия почв (дефляция) развита на плошали 45 млн. га.а водная эрозия - на 19 млн. га. Потеря почвенного плодородия в результате дегумификации и дефляции наблюдается на площади 11 млн. га бывших целинных земель Северного Казахстана.

Экологические проблемы отдельных регионов Казахстана во -многом определяются свойствами природных ландшафтов, в чьих пределах осуществляется хозяйственная деятельность. На­помним, что.по А.Г. Исаченко, под географическим ландшаф­том принято понимать "генетически единую территорию, однородную по зональным и азональным признакам и заключающую в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем" /14. с. 111/.

Важным свойством ландшафтов является их устойчивость, то есть способность противостоять антропогенному воздейст­вию, без изменения ресурсных и средоформируюших функций и свойств. Степень устойчивости ландшафтов зависит от взаимо­действия природных компонентов в пределах ландшафтов, каж­дый из которых представляет собой специфическую экологиче­скую среду, в рамках которой осуществляется антропогенез. Множество природных ландшафтов предполагает разнообразие ландшафтно-экологических (геоэкологических) условий кон­кретной территории.

Учет экологических свойств ландшафтов должен основы­ваться на ландшафтном принципе охраны природы. Он предпо­лагает комплексную оценку всех взаимодействующих в ланд­шафте природных компонентов и техногенных факторов, осуществляемую в условиях конкретных ландшафтов и их класси­фикационных категорий.

Ландшафты Казахстана отличаются большим разнообрази­ем. На равнинах представлены 4 типа.10 подтипов и 485 видовландшафтов /23/.

На территории Казахстана представлены 4 природные зоны и 9 подзон. Все они. по- существу,  могут быть отнесены, соот­ветственно, к типам и подтипам ландшафтов. Кроме того, в гор­ных областях выражена высотная поясность ландшафтов ,со- стоящая из спектра в составе 3-5 высотных поясов.

Рассмотрим геоэкологические особенности природных зон и подзон Казахстана (рис. 8) /15/.

1.Лесостепная зона (лесостепной тип ландшафтов). Зани­мает часть Западно-Сибирской низменности на крайнем севере Казахстана. Характерно сочетание участков березовых и березово-сосновых лесов (колков) на серых лесных почвах с участками злаково-разнотравной степи на выщелоченных черноземах. Го­довая сумма осадков 320-350 мм.   Коэффициент увлажнения

0.63-0,77*.

Природные факторы: а) ослабляющие экологическую напря­женность - равнинный рельеф, густая речная и озерная сеть, значительная лесопокрытая площадь; б) усиливающие экологи­ческую напряженность - резкая континентальность климата , частые сильные ветры и пыльные бури, сезонная неравномер­ность речного стока.

1а. Подзона (подтип ландшафтов) - умеренно-влажная лесо­степь с лугово-черноземными, серыми лесными почвами и вы­щелоченными черноземами. Коэффициент увлажнения 0,77-0.63. Неблагоприятные природные факторы: заболачивание почв, обезлесение, дегумификация почв.

16. Подзона (подтип ландшафтов) - колочная лесостепь с выщелоченными черноземами, серыми лесными почвами и лу­гово-черноземными почвами. Коэффициент   увлажнения 0.65-

0,56, Неблагоприятные природные факторы: ветровая эрозия и

дегумификация почв.

2.Степная зона (степной тип ландшафтов). Занимает се­верную часть Прикаспийской низменности и Казахского мелкосопочника юг Западно-Сибирской низменности. Разнотравно-ковыльная и типчаково-ковыльная растительность на обыкновенных и южных черноземах, темнокаштановых почвах. Годовая сумма осадков 300-330 мм. Коэффициент увлажнения 0,27-0,58.                                                             

Природные факторы: а) усиливающие экологическую на­пряженность - резкая континентальность и засушливость кли­мата, сильные ветры и пыльные бури, ветровая эрозия на почвах легкого механического состава, редкая речная сеть, неравно­мерность стока рек по сезонам года , локальное засоление почв: б) ослабляющие экологическую напряженность наличие реч­ной сети, участки сохранившейся травянистой степной расти­тельности, преимущественно равнинный рельеф, неблагоприят­ный для проявления водной эрозии.

2а. Подзона умеренно-засушливой богаторазнотравно- ковыльной степи с обыкновенными черноземами и лугово-черноземными почвами (умеренно- засушливо- степной подтип ландшафтов). Годовая сумма осадков 280-310 мм. Коэффициент увлажнения 0,58-0,48. Проявления ветровой эрозии почв, их дегумификация.

2б. Подзона засушливой разнотравно-ковыльной степи с южными черноземами (засушливо-степной подтип ландшаф­тов). Годовая сумма осадков 260-290 мм. Коэффициент увлаж­нения 0,50-0,40. Характерны проявления ветровой эрозии и дегумификация почв.

2в. Подзона умеренно-сухой степи с разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью на темнокаштановых почвах (умеренно-сухостепной подтип ландшафтов). Годовая сумма осадков 240-270 мм. Коэффициент увлажнения 0,33-0,42. Проявления дефляции почв и дегумификация.

2г. Подзона сухой степи с ксерофитно-разнотравной типчаково-ковыльной растительностью на каштановых почвах cyxo -степной тип ландшафтов) . Годовая сумма осадков 220-250 мм.

Коэффициент увлажнения 0.35-0,27. Неблагоприятные процессы  :  весенние  суховеи,   маловодье,   дегумификация   пахотных почв, местами    процессы засоления почв и пастбищная дигрессия.

3.Полупустынная зона (полупустынный тип ландшафтов). Занимает часть Прикаспийской низменности, северную часть Туранской низменности и Казахского мелкосопочника. Доми­нирует типчаково-полынная растительность на светлокаштановых почвах. Годовая сумма осадков 180-230 мм. Коэффициент увлажнения 0,28-0,20.

Природные факторы: а) усиливающие экологическую напря­женность: континентальность и засушливость климата частые сильные ветры, суховея: маловодность и резкие колебания реч­ного стока водная и ветровая эрозия почв, засоленность почв, пастбищная дигрессия: б) ослабляющие экологическую напря­женность     отсутствие пахотнопригодных почв, малое количество осадков не благоприятствует водной эрозии.

4.Пустынная зона (пустынный тип ландшафтов). Занимает равнины Туранской низменности, юг Казахского мелкосопочни­ка . Преобладает полынно-солянковая растительность на бурых,серобурых почвах, солонцах, солончаках, такырах. Основные эдафические типы пустынь: глинистые, песчаные, каменистые, солончаковые. Годовая сумма осадков 80-190 мм. Коэффициент увлажнения 0,1 -0.22.

Природные факторы: а) усиливающие экологическую на­пряженность, опустынивание, резкая континентальность и крайняя засушливость климата, сильные ветры, суховеи, частые засухи Отсутствие местных рек, маловодность транзитных во­дотоков, резкие колебания речного стока. Сильная засоленность почв, малая мощность и отсутствие почв (в песках), дефляция;

б) ослабляющие экологическую напряженность - отсутст­вие проявлений водной эрозии, низкая плотность населения.

4а. Подзона северной пустыни с бурыми почвами солянково-полынной растительностью (северопустынный подтип ландшафтов). Годовая сумма осадков 150-190 мм. Коэффициент увлажнения 0,22-0,14. Неблагоприятные природные факторы: засушливость климата безводность, дефляция почв и дигрессия пастбищной растительности, природно-антропогенное опусты­нивание,

46. Подзона средней пустыни с серобурыми почвами под эфемерово- полынно-солянковой и солянковой растительностью (среднепустынный подтип ландшафтов) Годовая сумма осадков 100-170 мм, коэффициент увлажнения 0,16-0.08. Факторы, оп­ределяющие экологическую напряженность: опустынивание, ветровая эрозия, засоленность и солонцеватость почв.

4в. Подзона южной пустыни с серобурыми. такыровидными почвами под эфемерово-солянковой растительностью юж­нопустынный подтип ландшафтов. Годовая сумма атмосферных осадков 80-150 мм, коэффициент увлажнения < 0.1

Природные факторы, усугубляющие экологическую на­пряженность: расчлененный рельеф предгорий.водная (ирригационная) эрозия, засоленность почв, дефляция в песках.

Высотные пояса горных областей. Занимают 34 млн. га или 12.5% территории Казахстана. Спектр (набор) высотной по­ясности зависит от географического положения и абсолютной высоты горной системы. Так, например, в Северном Тянь-Шане он выражен в следующем виде

1.  Подгорно-предгорный пустынно-степной пояс с злаково-полынно-эфемеровой растительностью на сероземах и светло-каштановых почвах. Занимает нижний ярус тор (900-1000 м). Неблагоприятные природные процессы: водная и ветровая эро­зия, вторичное засоление почв при орошаемом земледелии.

2.  Низкогорный степной пояс с горными сероземами, тор­ными темно-каштановыми почвами и горными обыкновенными черноземами (1000-1700 м). Неблагоприятные природные фак­торы, сильно пересеченный рельеф, водная эрозия, оползни, об­валы.

3. Среднегорный лугово-лесной пояс с торными выщело­ченными черноземами, горными коричневыми, горными серыми лесными почвами под злаково-разно травными лугами, листвен­ными и еловыми лесами (1700-2800 м). Неблагоприятные эколо­гические факторы: сильно пересеченный рельеф, активные се­левые процессы, водная эрозия, оползни, обвалы.

4. Высокогорный субальпийский луговый, с горно­луговыми субальпийскими и альпийскими высокогорными лу-тово-степными почвами под разнотравно-злаковой и лугово-степной растительностью (2800-3800 м). Неблагоприятные природные факторы: сильно пересеченный рельеф, крутизна скло­нов, недоступность высокогорий, эрозионные и гравитационные Процессы, связанные с проложением дорог и иной хозяйствен­ной деятельностью

5, Нивальный пояс (3500 ми выше). Неблагоприятные природные процессы связаны с обвалами, лавинами абляцией лед­ников Возможно образование моренных, завальных озер, воз­никновение селей при прорыве этих озер.

В зависимости от географического положения, абсолютной высоты и экспозиционных различий склонов спектр высотой поясности в торах Алтая. Джунгарского Алатау. Саура. Тарба­гатая и Западного Тянь-Шаня имеет свои отличия. Они выражаются в разном наборе (спектре) высотных поясов и их биоклиматических особенностях.

Рассмотренные нами экологические свойства природной среды Казахстана чаще всего проявляются совместно, во всем их многообразии. Основная задача изучения природных экологических факторов заключается в их всестороннем учете с це­пью предвидения, предупреждения и устранения негативных процессов экологической дестабилизации геосистем.

   Под экологической дестабилизацией окружающей среды принято понимать такие изменения, которые вызывают ухудше­ние условий жизнедеятельности и здоровья населения, истощение или потерю естественных ресурсов, снижение средо- и ресурсоформирующих свойств географических систем. Причина­ми реологической дестабилизации могут быть как природные, так и антропогенные факторы.

Лекция № 5-6

Тема: Антропогенез и окружающая среда Казахстана

1.     Антропогенные ландшафты

2.     Устойчивостть ландшафтов

3.     Критерии антропоустойчивости геосистем

4.     Классификация устойчивости геосистем

5.     Методы оценки экологического качества природной среды

Ключевые слова: геосистема,   устойчивость, ландшафт, отрицатель­ные последствия.

Хозяйственная деятельность человека оказывает заметное воздействие на гидроклиматогенную среду. Наибольшее значе­ние имеет загрязнение атмосферного воздуха под влиянием раз­личных антропогенных факторов. В свою очередь состав атмо­сферного воздуха оказывает сильное влияние на многие при­родные компоненты ландшафтов: на местный климат, поверх­ностные и подземные воды, почвенный и растительный покров.

Основными источниками атмосферного загрязнения явля­ются промышленность и транспортные средства. На долю их приходится более половины всех вредных выбросов в атмосфе­ру. В воздухе ряда крупных городов и индустриальных центров, в большом количестве содержатся: SO.S0₂, NO2, пыль и пр.

Наряду с прямым антропогенным воздействием на состоя­ние воздушного бассейна городов следует различать и косвен­ные последствия влияния антропогенеза на климат. Наибольшее значение имеет естественное загрязнение атмосферного воздуха пылью, поднятой воздушными потоками на территории ланд­шафтов, почвы, грунты которых подвергаются эрозии. Причи­нами последней является разбивание пастбищ, особенно песча­ных, в результате плохо регулируемого выпаса скота, непра­вильная система обработки почвы в земледелии.

Изменения атмосферного состава воздуха, обусловленные антропогенными факторами, приводят к формированию местно­го климата ландшафтов. Наибольшие изменения испытываютсолнечная радиация, температура и влажность воздуха, ветро­вой и др. В связи с загрязнением атмосферы в ландшафтах, занятых городами,   крупными населенными пунктами с промышленными предприятиями, уменьшается  интенсивность прямой солнечной радиации. В результате этого наблюдается заметное понижение среднесуточной  и годовой  температуры воздуха. В то же время, из-за понижения естественного альбедо.нагревания воздуха при сжигании различных видов топлива отмечается некоторое повышение температуры воздуха, компенсирующее естественную динамику этого элемента климата. Под воздействием антропогенных факторов в городских и промышленных ландшафтах  наблюдается  пониженная  относительная влажность воздуха. Это обусловлено изменением естественного водного режима   почво -грунтов.   покрытых   на  значительной площади асфальтом и связанным с этим ослаблением испарения и меньшим поступлением влаги в атмосферу .

В результате хаотичной,     недостаточно продуманной застройки.в городах нередко нарушается естественная циркуляция воздуха. что приводит к формированию нехарактерного и производного  ветровою  режима.   Это  обстоятельство  имеет важное санитарно-гигиеническое значение, так как усугубляет загрязнение атмосферы городских территорий. Влияние антропогенных факторов испытывают и другие метеорологические элементы.в частности, облачность, осадки, туман. Так.например, в ландшафтах с городскими агломерациями, из-за загрязнения атмосферы и усиленной конденсации водяных паров, более активно образуются туманы, уменьшается освещенность и прозрачность воздуха, сокращается дальность видимости и т.д.

Хозяйственная деятельность людей оказывает разностороннее.с воздействие на поверхностные и подземные воды. В результате ирригационного строительства, в бассейнах многих рек Казахстана заметно изменились естественные расходы воды, со­кратился годовой объем стока и произошло его внутригодовое перераспределение  ( Или. Иртыш. Сырдарья. Шу и др.) Одновременно произошло заметное изменение химического состава и физико-химических свойств речных вод в сторону ухудшения .Это обусловлено сбросом в водоемы как сточных вод промышленных  предприятий,  так и дренажных вод после орошениясельскохозяйственных полей и промывки засоленных почв. В этих водах нередко содержатся огромные концентрации взве­шенных остатков минеральных удобрений, пестицидов и солей. Сточные воды предприятий нефтеперерабатывающей, химиче­ской, металлургической промышленности наносят огромный ущерб рыбному хозяйству, делают невозможным использование воды многих водоемов для бытовых и технических целей. В сточных водах указанных предприятий в большом количестве содержатся ядовитые фенолы, смолы, цианиды, соли цинка, свинца, меди, фтористые и другие токсические соединения. Они оказывают многообразное воздействие на химические и физиче­ские свойства воды, изменяют ее прозрачность, цвет, темпера­туру и вязкость, придают ей гнилостный вкус и запах, резко по­нижают содержание кислорода. Большинство названных соеди­нений, особенно нефтепродукт, с большим трудом и очень медленно подвергаются естественному разложению,

В результате сброса промышленных и бытовых стоков в по­верхностные водотоки изменяется химический состав и физико-химические свойства природных вод. При этом увеличивается общая минерализация и жесткость воды, уменьшается величина рН. Заметно увеличивается содержание Са, Mg, HCO3, а также ионов CL. S0₄, NH₄. NO2 и др. Одновременно заметно уменьша­ется содержание растворенного в воде кислорода и возрастает примесь аммиака.

   К числу косвенных последствий влияния антропогенеза на состояние поверхностных вод можно отнести сокращение вод­ности рек в результате ирригационного строительства и забора воды на орошение в пределах речных бассейнов. Уменьшение водности рек, заиление и обмеление русел происходит также в связи с вырубкой тугаев, осушением болот, распашкой поймен­но-долинных земель и связанной с ней активизацией почвенной эрозии и увеличением твердою во многих речных бассейнах уменьшилось питание рек за счет сокращения подземного стока стока. В связи с забором под­земных вод для промышленного и коммунально-бытового водо­снабжения,. Возрастание объема хозяйственного использования подземных вод многих артезиан­ских бассейнов, расположенных на территории Казахстана, при­вело к понижению их запасов. Причинами этого является не только интенсивная откачка вод, но и уменьшение инфильтраций атмосферных осадков в ландшафтах, застроенных городами и промышленными сооружениями. В то же время, в связи с гидротехническим строительством, в некоторых артезианских бассейнах произошло повышение уровня залегания подземных вод.

    Из других проявлений антропогенного воздействия на подземные воды можно назвать изменение условий стока и разгрузки подземных и грунтовых вод. В ландшафтах, расположенных вблизи   промышленных   центров,   наблюдаются  значительные изменения в химическом составе подземных вод.что делает их непригодными для водоснабжения населения.

Техногенез и почвенно-биотическая среда

Хозяйственная деятельность человека оказывает очень активное воздействие на почвенный покров. Оно выражается как в полном или частичном уничтожении почвенного покрова и замедлении процессов почвообразования, так и в формировании антропогенных категорий почв и почвенных разностей. В городах замедляется естественный почвообразовательный процесс, а под асфальтовым покрытием городских геосистем процессы почвообразования прекращаются. Во время инженерно-строительных работ происходит и уничтожение естественных почв. В то же время, при земляных работах и связанных с ними перемещениях огромных объемов грунта происходит формирование погребенных почв. Одновременно, на крупных инженерных сооружениях, обязанных своим возникновением перемещению больших масс грунта (плотины, насыпи), происходит фор­мирование новых, производных категорий почв, отличающихся отсутствием четко выраженной структуры.

    При рассмотрении факторов антропогенного воздействия на почвенный покров не следует забывать о почвенной эрозии, вызванной неупорядоченной хозяйственной деятельностью человека неправильной системой обработки почв, нерегулируемым выпасом скота и т. д. Эрозия - основная причина снижения пло­дородия почв. Она является результатом хозяйственной деятельности человека и возникает в ходе нарушения почвенной структуры  при неправильном  использовании селъскохозяйственных угодий. Водная эрозия обычно возникает на распахан­ных землях, являясь результатом неправильной системы обра­ботки почвы. В процессе ветровой эрозии разрушение зернистой структуры почвы происходит как вследствие допущенных агро­технических нарушений, так и под влиянием дорожного, ирри­гационного строительства. Значительный ущерб экологии ок­ружающей среды наносит загрязнение почв промышленными и бытовыми отходами. В окрестностях городов и крупных инду­стриальных центров на поверхность почвы выпадают промыш­ленная юла и пыль, из-за чего понижается плодородие почв, падают урожаи сельскохозяйственных культур.

Растительность относится к числу наиболее динамичных природных компонентов ландшафтов и испытывает очень силь­ное влияние хозяйственной деятельности человека. Основными проявлениями изменения растительного покрова под влиянием антропогенеза являются, вырубка леса, изреживание саксауль­ников и тугаев, механическое уничтожение растительности в ходе инженерно-строительных, ирригационных-мелиоративных и дорожных работ, палы, и пожары древесно-кустарниковой и травянистой растительности и т. п. Особо отметим дигрессию пастбищной растительности из-за перевыпаса скота. В результа­те активизируются почвенная эрозия и процессы опустынива­ния Особенно неблагоприятным является уничтожение расти­тельности в городских ландшафтах. В их пределах повышается температура воздуха и степень атмосферного загрязнения, акти­визируется почвенная эрозия.

Преобразующее воздействие хозяйственной деятельности человека на биоту проявляется в создании зеленых насаждений в населенных пунктах. Расширение площади зеленых насажде­ний в населенных пунктах. Расширение площади зеленых наса­ждений в городах, городских и сельских поселениях имеет большое санитарно-гигиеническое значение. Зеленые насажде­ния являются важным фактором улучшения микроклимата эко­логического облагораживания природной среды. Восстановле­ние растительности, лесопосадки и зеленые насаждения корен­ным образом изменяют направленность негативных природных процессов и явлении, способствуют восстановлению равновесия в  структуре  ландшафтов.   Фитомелиорация – универсальное средство восстановления нарушенного экологического равновесия природно-антропогенных систем.

Многосторонние проявления антропогенного воздействия на географические системы предъявляют жесткие требования к сохранению высокого экологического качества окружающей среды. Система мероприятий в области оптимизации природной среды предусматривает принятие научно обоснованных реше­нии, направленных на рационализацию природопользования.

Лекция № 7

Тема: Сохранение биологического разнообразия

Ключевые слава:Биоразнообразие флор,биоразнообразие фауны.

                    В сохранении биоразнообразия Казахстану принадлежит особое место в глобальном контексте, как в силу обширности своей территории, превосходящей по размерам территории четырех соседних центрально-азиатских государств, так и в связи с тем, что в Казахстане наблюдается большое разнообразие природных условий, экологических систем, биологических видов, а также огромный исследовательский потенциал и большое количество ученых, ведущих разработки в области биологического разнообразия. Биоразнообразие, как и остальные природные компоненты, подвергалось деградации в результате таких масштабных процессов, как Аральский экологический кризис, ядерные испытания на бывших советских полигонах, нерегулируемая промышленная и сельскохозяйственная деятельность. Сохранеиие и рациональное использование биоразнообразия является одним из важнейших аспектов экологически безопасного и устойчивого развития страны. Республика Казахстан подписала в 1992 году и ратифицировала в 1994 году Конвенцию ООН о биологическом разнообразии. Проекты по сохранению биоразнообразия составляют важнейший компонент Национального плана действий по охране окружающей среды. (НПДООС)

            В разработанных Национальных Стратегии и плане действий предлагаются конкретные меры по организации особо охраняемых природных территорий, системы экологического образования и просвещения населения, экологического туризма и др. Выполнение намеченных приоритетных стратегических задач в значительной степени улучшит сохранениебиологического разнообразия, как основу устойчивого социально-экономического развития Казахстана.

            Численность видов растений и животных, обитающих в геосистеме, является важным показателем степени ее естествен­ною состояния, ярко характеризует уровень экологической дестабилизации окружающей среды.

Биоразнообразие флоры. Растительный покров Казахстана состоит из более 6000 видов высших растений, входящих в 128 семейств. Из них более 14% - эндемики. Уровень флористиче­ского разнообразия неодинаковый. На равнинах Казахстана, в зоне пустынь и степей разнообразие и самобытность флоры воз­растают с запада на восток. В горах, на юге Казахстана, уровень разнообразия растительности увеличивается с северо-востока (Алтай) на юго-запад (1ападный Тянь-Шань).

В Красную книгу Казахстана (1981 г.) было внесено 270 ви­дов высших растений, новый вариант издания рекомендует включить уже около 400 видов редких растений.

Биоразнообразие фауны. Животный мир Казахстана насчи­тывает 835 видов позвоночных, из них 178 видов млекопитаю­щих. Из 12 видов копытных - сайгак, лось, косуля, кабан, гор­ный козел, кабарга, марал служат объектом промысловой охоты. В Красную книгу внесены 140 видов и подвидов млекопитаю­щих, находящихся под угрозой исчезновения.

Из 500 видов птиц, обитающих в Казахстане, более 140 яв­ляются охотничье- промысловыми. Наиболее важной группой является водоплавающая дичь (туей.утки, лысухи). В водоемахКазахстана гнездится 7-8 млн. птиц, еще 8-10 млн. пролетают в период весенне-осенних миграций.

   Под угрозой исчезновения находятся 15 видов птиц : кудря­вый пеликан, желтая цапля, колпица, каравайка. фламинго, краснозобая казарка, лебедь-кликун, орлан-белохвост, алтай­ский улар, султанка, стрепет, джек, черноголовый хохотун, фи­лин. Из земноводных и пресмыкающихся наиболее редкие - центрально-азиатская (сибирская) лягушка и серый варан.

Резкое сокращение численности многих видов животных и растений связано как с коренным изменением многих местооби­таний (ландшафтов), так и несоблюдением населением приро­доохранного законодательства.

Лекция № 8

Тема: Устойчивость окружающей среды к антропогенному воздействию

Последствия влияния техногенеза на окружающую среду многообразны. Наиболее отрицательные его формы проявляются в экологической дестабилизации окружающей среды обшир­ных территорий. Негативные экологические ситуации или экологическая дестабилизация природной среды это такие изме­нения окружающей среды человека которые вызывают ухуд­шение условий жизни и здоровья населения, истощение или потерю природных ресурсов, снижают средо- и ресурсоформирующие свойства геосистем.

Экологическая дестабилизация природной среды зависит как от количественного, так и от качественного состава загряз­нителей, что обусловлено характером и объемом промышленного производства загрязняющего окружающую среду.

Нарушение экологической стабильности геосистем является результатом изменения динамического равновесия между жиз­ненными потребностями человека и возможностями промыш­ленных технологий. Все это в конечном итоге приводит к экологическим кризисам в природно-антропогенных системах.

Экологическое состояние окружающей среды, ее способ­ность противостоять неуклонно возрастающим антропогенным нагрузкам в большой мере зависит от степени устойчивости природно-антропогенных систем к антропогенезу.

«Устойчивость - способ материальной системы противостоять действию сил, стремящихся вывести ее из состояния равно­весия» (БОЭ, т.27). Геоэкологическая устойчивость предполага­ет способность геосистемы противостоять техногенезу, сохраняя  при этом благоприятное экологическое состояние окру­жающей среды.

Устойчивость геосистем резко нарушается в результате раз­личного рода критических (кризисных) ситуаций, спровоциро­ванных обычно внешними антропогенными факторами .Напри­мер, нарушение устойчивости геосистемы Аральского моря под влиянием уменьшения объема речного стока и связанного с ним снижения уровня водоема, привело к формированию на осу­шенном дне моря качественно иной геосистемы - солончаковой неопустыни.

Нарушение жологической устойчивости природных геосис­тем до стадии их деструкции чаще всего бывает спровоцировано воздействием различных антропогенных (техногенных) факто­ров. В связи с этим, очень важным свойством устойчивости гео­систем является их способность к саморегуляции и самовосста­новлению после экологической дестабилизации природной сре­ды.

Антропоустойчивость геосистем предполагает способность природных систем противостоять антропогенному воздействию без заметного ущерба для их структуры и функционирования. Сюда же следует отнести способность природно-антропогенных систем к самовосстановлению после прекращения или смягче­ния степени антропогенного воздействия на их структуру.

Устойчивость геосистем оценивается как по количественным.так и качественным показателям, в основе которых лежит способность природной среды противостоять экологической дестабилизации под воздействием природных и антропогенных факторов (см. гл.2, 3).

Схема устойчивости геосистем Казахстана к проявлениям техногенеза характеризует способность природной среды со­хранять стабильное ( естественное состояние (рис. 9).

По степени экологической устойчивости природной среды Казахстана выделены следующие категории (классы) геосистем:

1 Крайне неустойчивые (30-40);

II. Неустойчивые (4.1-50);

III.  Малоустойчивые (51-60);

IV Относительно устойчивые (6 J -70);

V. Практические устойчивые (71-80);

VI.  Устойчивые (81 -90);

VII.  Весьма устойчивые (91 -100).

В скобках приведена интегральная оценка устойчивости в баллах /50/.

Перечисленные классы устойчивости природной среды Ка­захстана к техногенезу охватывают в первом приближении сле­дующие регионы: крайне неустойчивости - Приаралъе. побере­жье Каспийского моря; неустойчивые - горы и песчаные пусты­ни; малоустойчивые долины пустынных рек; относительно устойчивые участки предгорных равнин; практически устой­чивые Казахский мелкосопочник; устойчивые степная зона; весьма устойчивые - лесостепная зона. Перечисленные про­странственные различия уровней устойчивости окружающей среды к техногенезу, не охватывают, из-за масштаба схемы, ло­кальных нарушений, связанных с промышленными районами и узлами.

В последнее время в научной литературе появилось понятие экологически дестабилизированная природная среда. В обще­ственно-политическую практику вошли также термины зона и район экологического бедствия. Эти геоэкологические понятия характеризуют регионы с крайней степенью нарушения экологического состояния окружающей среды. Вполне также уместно характеризовать эти регионы, как геосистемы с резко нарушен­ной степенью устойчивости природной среды к техногенезу.

В основе геоэкологии лежит представление о постоянном нарушении динамического (подвижного) равновесия, сущест­вующего между природными и антропогенными геосистемами. Другими словами, это процесс непрерывного экологического изменения природных компонентов под влиянием техногенных факторов, происходящих на фоне определенной природно-антропогенной геосистемы.

Отметим необходимость тщательного изучения причинно-следственных связей в структуре геосистем, подверженных ан­тропогенезу. В связи с этим невозможно переоценить роль и «качение системного подхода в выявлении и анализе «цепных» межкомпонентных связей в природно-антропогенных ландшаф­тах. Изучение «прямых» и «обратных» связей в ландшафтах позволит избежать, предотвратить и устранить неблагоприятные экологические последствия техногенеза.

В этих условиях особую актуальность приобретает проблема геоэкологического прогнозирования последствий всех форм антропогенного воздействия на геосистемы. Нарушение свойственных последним тесных взаимосвязей природных компонен­тов очень быстро приводит к необратимым изменениям в структуре ландшафтов. Поэтому необходимо последовательное изу­чение всей гаммы геосинергических (взаимосвязанных) природно-антропогенных процессов, влияющих на динамику ландшафтов.

Хозяйственная деятельность человеческого общества явля­ется наиболее мощным фактором развития современных ланд­шафтов. Любые (прямые и косвенные) проявления техногенных изменений природной среды должны всесторонне учитываться в интересах охраны природы, рационального использования при­родных ресурсов и сохранения высокого экологического качест­ва окружающей человека среды.

Лекция № 9-10

Тема: Геоэкологическое районирование Казахстана

Актуальная задача геоэкологии (ландшафтной экологии) заключается в изучении пространственно-временных закономерностей взаимодействия человеческого общества с природой. При этом научному исследованию подвергается как естествен­ное, природное окружение человека (природные геосистемы), так и природная среда, измененная или преобразованная чело­веческой деятельностью. Целью геоэкологии, как научной дис­циплины, является изучение и оценка экологических условий среды жизнедеятельности людей в пределах природных и при­родно-антропогенных геосистем различного таксономического

достоинства.

Экологическая обстановка в природно-антропогенных ландшафтах зависит от многих факторов: от природных условий и степени устойчивости геосистем к техногенезу, от характера и интенсивности антропогенного воздействия на окружающую среду, от реакции населения (в т.ч. плотности расселения) на проявления техногенеза и пр. Очевидно, что все перечисленные факторы, определяющие свойства геосистем, как жизненной среды людей, распределены на пространстве географической оболочки неравномерно. Обнаруживается очень тесная связь «проявлений антропогенеза со спецификой природных условий геосистем, его зависимость от структуры природных комплек­сов.

С другой стороны, успех мероприятий, направленных на восстановление утраченных экологических свойств ландшаф­тов, непосредственно зависит от природных условий регионов, подвергшихся риску экологической дестабилизации окружаю­щей среды.

Эти обстоятельства подчеркивают необходимость исследо­вания экологических проблем в пространственно-территориальном аспекте, т.е.  на основе геоэкологического районирования.  В

этом случае наиболее полно реализуются принципиальные по­ложения географического подхода к изучению экологических проблем: комплексность (совместное изучение природных и природно-технических геосистем) и территориальность (их пространственное размещение).

В связи с тем, что геоэкология изучает экологическое со­стояние природно-антропогенных систем в ранге физико-географических стран, областей, провинций, районов, представляется вполне обоснованным считать, что наиболее надежной основой для проведения геоэкологического районирования слу­жит общенаучное физико-географическое районирование.

Общепризнанная задача физико-географического райони­рования заключается в разделении земной поверхности на инди­видуальные, непохожие один на другой, природные регионы, осуществляемое по степени сходства и различия всего комплек­са природных условий. Эта же цель преследуется на начальном этапе геоэкологического районирования.

В качестве наиболее объективного критерия физико-географического районирования для геоэкологических целей мы принимаем генетический принцип, который раскрывает причи­ны, время, характер физико-географической дифференциации территории на природные региональные единицы различного таксономического достоинства.

Высшей таксономической единицей азонального ряда явля­ется физико-географическая страна. Она характеризуется един­ством геологического строения и тектоники, общими чертами макрорельефа и макроклимата наличием или отсутствием ши­ротной ландшафтной зональности.

Отличительная особенность ландшафтной зоны-общность термических условий и увлажнения, а также почвенно-растительного покрова и присущая этой зоне направленность экзогенно-динамических процессов.

В пределах стран выделяются физико-географические про­винции, важнейшими свойствами которых являются общие чер­ты орографии и рельефа поверхностных отложений, почвенно-растительного покрова. Провинции располагаются в пределах ландшафтных зон и не выходят за их границы.

Низшей и основной единицей физико-географического рай­онирования является физико-географический район (ландшафт), под которым часто понимают территорию, однородную по происхождению, обладающую единым геологическим строе­нием, однотипным рельефом, общими чертами климата, гидро­термического режима, почв и растительности.

Геоэкологическое районирование основывается, как прави­ло, на перечисленных выше таксономических единицах физико-географического районирования и ставит целью пространствен­ное отражение экологического состояния каждого из выявлен­ных регионов. В связи с этим позволительно в самых общих чертах отождествлять таксономические единицы физико-географического районирования с системой единиц геоэкологи­ческого районирования. В то же время, между обеими схемами районирования есть и существенные различия. Они выражаются в специфических названиях геоэкологических регионов, отра­жающих, как природные свойства, так и экологический фон вы­деленных единиц (уровень экологической напряженности).

Неразработанность методики геоэкологического райониро­вания, не позволили нам отразить на предлагаемой схеме гео­экологического районирования Казахстана природные единицы в ранге геоэкологических районов. Это обстоятельство , а также отсутствие обширного комплекса фактических экологических данных для всей площади исследуемых регионов приведи нас к необходимости выделения дополнительной промежуточной так­сономической единицы геоэкологического районирования .То­чечное, локальное, сверхнормативное загрязнение какого-либо ограниченного по площади промышленного, городского или иного района (ландшафта), резко выделяющегося по этим эко­логическим свойствам на фоне относительно благоприятных условий окружающей среды вмещающей его геосистемы, по­зволяет нам именовать такой аномальный но экологическому состоянию регион, как геоэкологический анклав. (В научной ли­тературе под анклавом обычно понимают территориально ра­зобщенный участок, окруженный пространством с другими свойствами).

Геоэкологический анклав является низшей единицей пред­ставленной схемы геоэкологического районирования Казахста­на. Это часть физико-географической провинции, отличающаяся повышенной или высокой степенью современной экологической дестабилизации окружающей среды, по сравненью с доминирующим фоном. Это ареал острой экологической ситуации обусловленной антропогенной деятельностью. Он одновремен­но является частью физико-географического округа, района и иногда совпадает с ним. Для обозначения геоэкологических анклавов используют следующие данные: собственное название объекта, черты макрорельефа и климата, ведущий экономиче­ский фактор, определяющий экологическую дестабилизацию природной среды. (Экологические свойства геоэкологических анклавов охарактеризованы в работе А.В. Чигаркина /46/).

Таким образом, геоэкологическое районирование призвано отразить пространственные закономерности экологического со­стояния окружающей среды, характерные для определенной территории. Однородность природных свойств регионов, в пре­делах которых рассматривается та или иная экологическая си­туация, позволяет рекомендовать в границах подобных геосис­тем столь же однородную систему природоохранных мероприя­тий, направленных на предотвращение экологической дестаби­лизации природной среды, или же на восстановление ее равно­весия и стабильности.

Геоэкологическое районирование приобретает особую ак­туальность при решении задач управления природопользовани­ем. В это понятие мы включаем комплекс мероприятий, позво­ляющих изменить природные явления и процессы (в т.ч. нару­шенные антропогенезом) в желательном для общества направ­лении. Необходимость всестороннего учета специфики местных природных условий в этом случае очевидна. Планирование и осуществление комплекса трудоемких и дорогостоящих природоохранных мероприятий, направленных на восстановление экологического состояния окружающей среды, мы квалифици­руем как стратегию экологической реконструкции геосистем.

Лекция № 11

Тема: Оптимизация природной среды Казахстана

В естественных науках в последнее время все чаще вопро­сы охраны природы и рационального использования природных ресурсов рассматриваются сквозь призму оптимизации природ­ной среды. Большинство исследователей под оптимизацией природной среды понимают планомерное осуществление в про­цессе хозяйственного освоения территории комплекса таких хо­зяйственных мероприятий, которые обеспечивают не только наилучший вариант рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, но и одновременно спо­собствуют преобразованию природы и обеспечивают сохране­ние здоровой экологической среды для жизнедеятельности лю­дей.

Таким образом, стратегия оптимизации природной среды предполагает одновременное решение триединой задачи рацио­нальною использования природных ресурсов, охраны и преоб­разования природы. Следует особо подчеркнуть, что одна из конечных целей этой стратегии заключается в сохранении бла­гоприятных условий экологического окружения людей на осно­ве всестороннего учета специфики пространственных (ланд­шафтных) различий природной среды (рис. 18).

Методология оптимизации природной среды основывается на рассмотрении природы, как единого целого, где все предметы и явления зависят друг от друга, находятся между собой в от­ношениях тесной связи и взаимодействия. Эти положения лежат в основе учения о географическом ландшафте. Каждый ланд­шафт отличается неповторимыми, присущими только ему при­родными условиями и, следовательно, свойственными только ему способами и путями хозяйственного освоения его природ­ных ресурсов.

К сожалению, природные взаимосвязи в ландшафтах очень часто грубо нарушаются в результате производственной деятельности людей.     Это приводит к резкому ухудшению экологических условий местообитания и жизнедеятельности людей, снижению производительности природных ресурсов, нарушению возможности их воспроизводства или же полному исчезновению отдельных из них.

В связи с этим, исходя из тесной взаимосвязи и взаимо­обусловленности природных процессов и явлений, наиболее оп­равданной является постановка вопроса об охране не только от­дельных природных компонентов климата, вод.почв. расти­тельности, животного мира и других, но и ландшафтов в целом. Именно в ландшафтах, отличающихся однородностью природ­ных условий, открываются благоприятные возможности всесто­роннего учета сложных природных взаимосвязей, предвидения прямых и косвенных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду, что в конечном итоге определяет успех любых мероприятий в области охраны природы и рационально­го использования природных ресурсов.

Учение о взаимосвязи природных компонентов является методологической основой ландшафтной экологии. Неравно­значность ландшафтообразующих факторов позволяет выделить группы природных компонентов по неодинаковой их подвер­женности антропогенному воздействию. Наиболее устойчивыми в ландшафтах являются геологический фундамент, рельеф и. в меньшей мере, климатические условия, поверхностные и подземные воды Хозяйственная деятельность человека оказывает сильное, нередко катастрофическое воздействие, на животное население, почвенно-растительный покров, которые принадле­жат к самым слабым и неустойчивым природным компонентам ландшафта

В свете вышеизложенного становится очевидным, что при осуществлении хозяйственных мероприятий, затрагивающих территорию того или иного ландшафта, необходим тщательный учет неравнозначной устойчивости природных компонентов. При решении задачи наиболее эффективного использования природного потенциала ландшафтов следует, исходя из сущест­вующего сложного взаимодействия природных компонентов, стремиться к разработке таких всесторонне обоснованных ме­роприятий по рациональному природопользованию и охране природы, которые позволяют предусмотреть все виды прямого и

косвенного, положительного и отрицательного воздействия хо­зяйственной деятельности человека на природу ландшафта в целом. Сказанное в равной степени относится и к экологиче­ским факторам воздействия на окружающую человека среду

Оптимизация природной среды на ландшафтной основе предполагает наилучший вариант использования его естествен­ных ресурсов, обеспечивающих сохранение большинства природных свойств в благоприятном состоянии для хозяйственной деятельности и жизни людей. Эта стратегия предусматривает всесторонний учет специфики природных свойств геосистем. Любые мероприятия, направленные на освоение природных ре­сурсов и оптимизацию природной среды ландшафтов, должны осуществляться в строгом соответствии с местными природными условиями и с учетом вероятных экологических последствий антропогенеза. Благодаря тому, что ландшафты и другие при­родные регионы являются саморегулирующимися системами взаимосвязанных природных компонентов, в их пределах воз­никает возможность заранее предусмотреть и избежать неблаго­приятных последствий хозяйственной деятельности человека. Всесторонний учет ландшафтных условий открывает широкие возможности для сохранения стабильного экологического со­стояния окружающей среды.

Очень важное значение для решения проблемы оптимиза­ции природной среды геосистем имеет прогнозирование ожи­даемых тенденций и направления будущего антропогенного воздействия на окружающую среду Необходимо отчетливо представлять, что конечная цель антропогенного воздействия на природу - создание подлинно культурных, целенаправленно измененных в сторону улучшения, ландшафтов. Следует стре­миться к созданию таких природных территориальных комплек­сов, для которых были бы характерны высокая биологическая продуктивность, благоприятный водный баланс, оптимизация проявления природных процессов, высокое экологическое каче­ство окружающей человека среды .

Лекция № 12

Тема: Окружающая среда и природные ресурсы

1.     Классификация природных ресурсов

2.     Возобновимые и невозобновимые ресурсы

3.     Топливно-энергетические ресурсы Казахстана

Ключевые слова: ичерпаемые ресурсы, неисчерпаемые ресурсы, невозобновимые,  возобновимые ресурсы, топливно-энергетические ресурсы.

            Природа источник существования и жизнедеятельности человеческого общества. В процессе производственной деятель­ности и удовлетворения жизненных потребностей человечество использует различные виды природных ресурсов. В рамках проблемы взаимодействия природы и общества наиболее важ­ными задачами общечеловеческого значения являются: сохра­нение благоприятного состояния окружающей среды и обеспе­чение все возрастающих потребностей общества в разнообраз­ных природных ресурсах.

В свете изложенных проблем возникли представления об охране окружающей человека среды и охране природы.

Окружающая человека среда охватывает совокупность природных, природно-антропогенных и антропогенных объек­тов, явлений и процессов, внешних по отношению к человеку, с которыми он взаимодействует в процессе своей деятельности /51/. Это понятие включает в себя сферу жизнеобеспечения и производственной деятельности людей.

Обеспечение стабильного состояния окружающей среды, ее защита от неблагоприятного воздействия антропогенной дея­тельности является важной задачей охраны природы.

Охрана природы это система мер , направленных на поддержание взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающая сохранение и восстановление природных ресурсов, предупреждающих прямое и косвенное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровье человека /36/.

В современный период на состояние окружающей среды оказывают решающее воздействие две группы факторов. Первая из них охватывает научно-техническую революцию и ее прояв­ления, главным образом, в сфере производственной деятельно­сти человеческого общества.. Другая - обнимает демографиче­ские аспекты и включает в себя рост численности населения на Земле и урбанизацию (рост городских поселений). Эти факторы, вместе взятые,  непосредственно влияют на темпы развития производительных сил, что в свою очередь, вызывает интенсив­ное истощение природных ресурсов и связанное с ним загрязне­ние окружающей среды.

Нарушение экологической стабильности геосистем явля­ется результатом изменения динамического равновесия между жизненными потребностями человека и возможностями про­мышленных технологий.

В основе взаимодействия общества с природой должны лежать сложившиеся в единую систему правила и принципы рационального природопользования. Они представляют свод научно-практических положений, направленных  на целесообразное использование различных видов природных ресурсов в интересах удовлетворения общественных потребностей.

Природные ресурсы это естественные тела и явления природы, которые необходимы людям для существования и жизнедеятельности человеческого общества.

Другими словами ,под природными ресурсами понимают компоненты природы, которые на данном уровне развития про­изводительных сил используются в качестве средств производ­ства и потребления. Классификация природных ресурсов пред­полагает их выделение по группе показателей и признаков, ха­рактеризующих их исчерпаемость и возобновимость, сущест­вующие ограничения использования в отраслях экономики.

Исчерпаемые природные ресурсы, охватывают те виды природных ресурсов, запасы которых могут быть исчерпаны в результате производственной деятельности.

Делятся на: невозбновимые: рудные и нерудные полезные ископаемые, минерально-сырьевые ресурсы, образовавшиеся в процессе длительной эволюции Земли ;относительно возобно­вимые - охватывают почвы, для восстановления утраченного плодородия которых требуется большой промежуток времени, несоизмеримый с продолжительностью жизни нескольких поколений людей; включают также ограниченные возможности вос­становления популяций исчезающих животных и растений; возобновимые ресурсы включают элементы живой природы, рас­тительный и животный мир, а также отдельные виды минераль­ного сырья (болотные железные руды)

Неисчерпаемые ресурсы - охватывают те виды природных ресурсов, которые связаны с внешними по отношению к Земле природными процессами. Среди них выделяют; климатические peсурсы, связанные с взаимоотношениями Земли и Солнца: сол­нечная энергия, энергия ветра, сюда же относится атмосферный воздух; водные ресурсы запасы в Мировом океане практически неисчерпаемые, хотя в качественном отношении они легко уяз­вимые; космические ресурсы - охватывают горные породы Зем­ли, энергию космических лучей и метеоритов.

В процессе использования природных ресурсов многие из них вовлекаются в сложный круговорот, именуемый ресурсным циклом. Под ресурсным циклон понимают совокупность превращений и пространственных перемещений определенного ве­щества или группы веществ, происходящих на всех этапах ис­пользования его человеком.

Концепция ресурсного цикла является важнейшей в мето­дологии прикладной экологии. Она предполагает наиболее пол­ное (малоотходное) промышленное производство и вовлечение неизбежно возникающих при этом отходов (после их трансфор­мации) в повторное использование (Например, многократное использование заданного объема технической воды на промыш­ленном предприятии).

Замкнутый производственный цикл означает стремление к безотходному или малоотходному типу производства, промыш­ленному производству без потерь вторичных материалов и вы­бросов их в окружающую среду.

Сокращение отходов производства, экономное использо­вание природных ресурсов осуществляется в процессе реализа­ции стратегии рационального природопользования.

Лекция № 13

Тема: Охрана животного и растительного мира Казахстана

1.     Характеристика флоры и фауны

2.     Мероприятия по охране ресурсов растительного итра

3.     Определение, задачи, пространственная и организационная структура заповедника

4.     Обзор заповедников в РК

Ключевые слова: природно-заповедный фонд, биота, особо охраняемые природные территории (ООПТ), национальные парки, резерваты заказники, дендрарий, водно-болотные угодия.

Охрана и воспроизводство животного мира

Проблема охраны животного мира очень сложная. Она тесно связана с состоянием использования и охраны естествен­ной среды обитания животных. Принципом охраны животного мира должно являться сохранение на Земле всего живого, что создано природой. Разделение животных на полезных и вредныхнаучно не обосновано.

За последние столетия хозяйственная деятельность чело­века, безудержная, ничем не регламентируемая охота нанесла животному населению Земли большой, порой непоправимый ущерб. За последние две тысячи лет на Земле уничтожены 106видов крупных млекопитающих и 139 видов и подвидов тип, 600 видов животных находятся на грани полного исчезновения.

Животный мир Казахстана богат и разнообразен. Здесь встречаются 152 вида млекопитающих, 475 видов птиц, 17 ви­дов змей, 30 видов ящериц, множество насекомых, много видов рыб /15/. В составе местной фауны много промысловых живот­ных. По другим данным, фауна позвоночных животных в Ка­захстане рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млеко­питающих насчитывает 835 видов. Фауна беспозвоночных жи­вотных состоит из не менее чем 50 тысяч видов насекомых, пау­ков, клещей, моллюсков, червей и др. /21/.

В Красную книгу Республики Казахстан   включены 129 видов и подвидов позвоночных животных, в т.ч.: 42 - млекопи­тающих,   16 - рыб. 3    земноводных. 10 - пресмыкающихся. 58 птиц. Впервые в нее  внесены 105 видов беспозвоночных жи­вотных, в т.ч. 96    насекомых, i - ракообразных, 6 - моллюсков.

Последнее издание Красной книги Республики Казахстан (1996 г.) включает несколько категорий редких и исчезающих животных на территории Республики Казахстан.

1-я категория исчезающие. Включает виды или подвиды животных, находящиеся под угрозой исчезновения. Сюда же входят животные по всей вероятности уже исчезнувшие, по­скольку информации о них нет более 50 лет. Сюда входят виды красный волк, европейская норка, медоед, гепард, каракал, ту­гайный благородный олень, алтайский горный баран, кызыл­кумский горный баран, каратауский горный баран; рыбы – шип , каспийский лосось, илийская маринка и др.

2-я категория      сокращающиеся. Охватывает виды жи­вотных, численность которых еще относительно велика, но бы­стро сокращается, что вынудит в ближайшие годы перевести многих из них в разряд исчезающих. В  этот состав входят: вы­хухоль,   среднеазиатская   речная   выдра,   туркменский  кулан, тянь-шаньский горный баран, сурок Мензбира; рыбы -   таймень, нельма, аральский усач ; птицы - кедровый пеликан, желтая цап­ля, оляпка, каравайка, фламинго, лебедь-кликун, змееяд, орлан-белохвост , алтайский улар, султанка, стрепет, джек, черноголо­вый хохотун, филин, розовый пеликан, туркестанский белыйаист, сухонос, мраморный чирок, савка, скопа, орлан-долгохвост, балобан, шахин, сапсан, стерх. дрофа, кречегка, тонкоклювый кроншнеп, реликтовая чайка и др., из пресмы­кающихся    серый варан и др.

3-я категория реокие. Включает виды животных, встре­чающиеся в малом количестве или на ограниченной территории. В связи с этим при неблагоприятном стечении природно-антропогенных факторов многие из этих видов могут легко ис­чезнуть. Включает виды : тянь-шаньский бурый медведь, камен­ная куница лесная куница, перевязка, барханный кот, манул, туркестанская рысь, джейран, устюртский горный баран, селевиния; рыбы кутум; птицы - малая белая цапля, черный аист, горбоносый турпан, беркут, бородач, стервятник, кречет, серый журавль, серпоклюв и др., из пресмыкающихся    желтопузик.

4-я категория неопределенные. Охватывает виды живот­ных с малоизученным образом жизни, что вызывает тревогу за их судьбу, но с другой стороны не позволяет относить к какой-либо из обозначенных категорий животных. Включает виды жи­вотных: азиатская широкоушка индийский дикобраз, рыбы белорыбица; птицы - кумай. азиатский бекасовидный веретен­ник, саджа большая чечевица и др.; из пресмыкающихся глаз­чатая я щурка центральноазиатская щурка, полосчатый полоз, желтобрюхий полоз, четырехполосый полоз и др.

5-я категория восстановленные, сюда входят виды жи­вотных, состояние которых не вызывает опасений благодаря принятым мерам по восстановлению их численности. Включает виды: сайга, бобр речной; из птиц малый лебедь, степной орел, журавль-красавка, синяя птица и др.

Одно из главных условий охраны животного мира заклю­чается в сохранении естественных биотопов - привычных мест обитания животных. Антропогенная деятельность коренным образом нарушает и преобразует естественные ландшафты, соз­дает непреодолимые препятствия ,д.1Я жизни животных, их ох­раны и воспроизводства.

Лекция № 14

Тема: Современное экологическое состояние состояние окружающей среды

1.     Международные аспекты  охраны окружающей среды

2.     Международный союз охраны природы

Ключевые слова: аспекты, охрана природы, природопользование,социально-политический, правовой, эколого-экономический,                социально-гигиенический,  технико-технологический,     воспитательный,     эстетический     и     науч­но-познавательный.

Современный период характеризуется исключительной напряженностью экологической обстановки в Казахстане, где отчетливо выражена тенденция углубления кризисных экологи­ческих ситуаций в Приаралье и Прибалхашье, на Рудном Алтае, в Прииртышье и Прикаспии. Сложная геоэкологическая обста­новка сложилась в гг. Алматы, Таразе, Усть-Каменогорске, Зы-ряновске. Лениногорске, Темиртау, Шымкенте и др. Исключи­тельно высокая степень загрязнения водной среды характерна для pp. Сырдарьи, Иртыша, Илека, многих рек Рудного Алтая

Прогрессирующее ухудшение геоэкологической обста­новки на территории Казахстана определяет необходимость ко­ренного улучшения качества окружающей среды на геоэкологи­ческой основе , рассматривающей в неотъемлемом единстве природные, социальные процессы и прикладные элементы ре­шения сложной проблемы взаимодействия общества и природы, экологии человека в целом Важное место занимает необходи­мость экологической стабилизации регионов Казахстана, сильно нарушенных в результате хозяйственной деятельности челове­ческого общества и восстановление на их месте высокопродук­тивных и экологически благополучных природно-антропогенных ландшафтов. Все это требует применения нетрадиционных ме­тодов решения задачи оптимизации нарушенной природной среды на основе специфических геоэкологических принципов и подходов /46/.

Критерии экологической дестабилизации природной сре­ды отличаются большим разнообразием. Чаще всего использу­ются нормативные показатели предельно-допустимых концен­траций (ПДК) различных веществ в воздушной, водной среде и почвах, гарантирующие соблюдение наиболее благоприятных условий экологического окружения людей. При этом для оценки экологического качества окружающей среды геосистем различ­ного   таксономического   достоинства   необходимо   учитыватькомплекс предельно-допустимых нагрузок на все компоненты природной среды. Однако, общепризнанные интегральные нор­мативы оценки качества природной среды пока еще отсутству­ют.

В качестве научно-обоснованных критериев комплексной оценки антропогенного воздействия на окружающую среду или интегрального норматива качества - часто используют предло­женный Ю.А. Израэлем норматив предельно допустимой аполо­гической нагрузки (ПДЭН). Мы принимаем этот показатель в качестве интегральной оценки степени деградации природной среды конкретных геосистем, т.к. он основан на суммарном уче­те предельно допустимых концентраций загрязнителей для ат­мосферного воздуха, водной среды, почв, биоты. т.е. для всех компонентов природно-антропогенной системы в целом /47/.

В обобщенном виде под ПДЭН понимается максимальная интенсивность комплексного и комбинированного воздействия всей совокупности антропогенных факторов на природную сре­ду, не приводящая к выходу природно-антропогенной системы за пределы экологической устойчивости /11/. ПДЭН характери­зует также меру устойчивости геосистемы к антропогенезу, ко­торая во- многом зависит от экологического состояния прису­щих ей (геосистеме) природных компонентов.

Интегральный показатель ПДЭН проявляется в границах геосистем неодинаково. Его значения во- многом обусловлены различными природно-экологическими свойствами ландшафтов, их неодинаковой устойчивостью к изменениям под влиянием антропогенных факторов.

Отмеченная неоднородность позволяет ранжировать уровни экологической напряженности в зависимости от степени экологической дестабилизации геосистем. Представляется целе­сообразным выделение уровней экологической напряженности окружающей среды на основе учета степени деградации (пре­вышения значения ПДК преобладающих ингредиентов) для од­ного, нескольких или всей совокупности природных компонен­тов рассматриваемого природного комплекса в целом /47/.

Геоэкологическое районирование призвано отразить в пространственном аспекте остроту экологической ситуации в конкретном регионе. Это понятие охватывает такие измененияокружающей человека среды, которые вызывают ухудшение нормальных условий жизнедеятельности и здоровья людей, ис­тощение или утрату естественных природных ресурсов, снижа­ют средо- и ресурсоформирующие свойства геосистем .Причи­нами экологической напряженности в геосистемах и окружаю­щей среде является, как правило, антропогенез, реже - она бывают спровоцирована природными процессами в форме вероятного проявления в этих геосистемах чрезвычайных экологиче­ских ситуаций в виде наводнений, селевых потоков и пр. На ос­нове учета показателей ПДЭН на территории Казахстана можно выделить пять уровней экологической напряженности окру­жающей среды, характеризующихся оценочными баллами от 0 до 100.

I. Катастрофический уровень экологической напряжен­ности. Характеризуется глубокими, необратимыми изменениями в экологическом состоянии природной среды, что обусловило резкое ухудшение условий жизни населения. Эти изменения вы­званы многократными превышениями уровня антропогенных нагрузок на все компоненты природной среды. Проявлением катастрофической дестабилизации служит глубокое изменение большинства компонентов природно-антропогенных геосистем (нарушенность среды 81-100%). В состав этих геосистем входятКазахстанское Приаралье, включая современную акваторию и бывшее дно Аральского моря; урбопромышленные комплексы Рудного Алтая; территорию бывшего Семипалатинского ядер­ного испытательного полигона; нефтегазоносные площади се­веро-восточного побережья Каспийского моря и др.

II. Критический уровень экологической напряженности. Отличается быстрым нарастанием угрозы истощения, или пол­ного исчезновения отдельных видов природных ресурсов (на­рушенность среды на 61-80% площади). Характерным является значительное ухудшение экологических условий жизнедеятельности и здоровья населения. В то же время угроза наступления экологического кризиса пока еще носит обратимый характер, что позволяет при своевременном вмешательстве устранить по­следствия антропогенного стресса и восстановить стабильность нарушенной геосистемы.

Включает в свой состав регионы: урбопромышленные комплексы гг. Балхаша, Тараза, Жезказгана, Темиртау, Шым-кента, городские агломерации гг. Алматы, Караганды; террито­рии Соколовско-Сарбайского, Павлодар-Экибастузского про­мышленных районов, Тенгизского нефтегазодобывающего комплекса; территории космического и бывших военно-испытательных полигонов - Байконур, о-в Возрождения на Аральском море; реки Иртыш, Сырдарья, Нура, Арысь; озероБалхаш и др.

111. Напряженный уровень экологического состояния. Ха­рактеризуется значительными негативными изменениями в со­стоянии природных компонентов геосистем, обусловленными антропогенезом. При соблюдении правил рационального приро­допользования возможно полное устранение негативных эколо­гических последствий техногенеза (нарушенность среды на 41-60% площади). Охватывает территории: Эмбинского, Актюбинского нефтяного, Карачаганакского газоконденсатного место­рождений; ареалы Акчатауского, Атасу-Каражальского, Жанатас-Каратауского, Качарского, Саякского, Текелийского, Дже-гыгаринского территориально-промышленных комплексов; ур­бопромышленные комплексы гг. Актау, Актюбинска, Атырау, Семипалатинска; аквальные комплексы Капшагайского, Шардарьинского водохранилищ, рек Или, Шу и др.

IV .Удовлетворительный уровень экологической напря­женности. Отличается заметными изменениями в структуре природных компонентов, которые легко устранимы в процессе саморегуляции природно-антропогенных ландшафтов, а также при прекращении или регулировании антропогенного воздейст­вия на них (нарушенность среды на 21-40% площади). Включа­ет: урбопромышленные ареалы гг. Астаны.. Кокшетау. Талды-Kopганa. Петропавловска. Уральска; аквальные комплексы рек Ишима. Таласа. Тобола, Сарысу. Урала и др.

V. Благоприятный уровень экологической напряженности Характеризуется почти полным отсутствием негативных эколо­гических изменений в геосистемах, обусловленных антропоге­незом, или же незначительными их проявлениями . Небольшие изменения в структуре геосистем в основном обусловлены влиянием экстремальных природных процессов. Негативные экологические последствия легко устранимы, при их прекраще­нии геосистемы возвращаются в состояние динамического рав­новесия (нарушенность среды от 0 до 20% площади). Обнимает части малонаселенных регионов территории Казахстана: полу­пустыни, пустыни, горные области и др.

Приведенный перечень экологически дестабилизирован­ных регионов Казахстана далеко не полный. Он охватывает в основном лишь наиболее значительные по площади территории с экологической деструкцией окружающей среды. Последующее уточнение критериев экологической напряженности позволит внести существенные дополнения в этот перечень.

Пространственные проявления экологической дестабилизации отражены на схеме геоэкологической напряженности ок­ружающей среды Казахстана. В ее основу положена схема гео­экологического районирования республики.

Лекция № 15

Тема: Региональные экологические проблемы

Геоэкологическое районирование Республики Казахстан позволяет выявить регионы риска опасности экологической дес­табилизации природной среды. Под экологическим риском следует понимать вероятность неблагоприятных для экологических ресурсов последствии любых (преднамеренных или случайных, постепенных и катастрофических) антропогенных изме­нений и факторов /36/.

Выявление ареалов экологического риска основывается на ^тарификационных признаках степени экологической напря­женности окружающей среды. Это позволяет перейти к заклю­чительному этапу геоэкологического районирования - разра­ботке региональной системы мероприятии по охране природы. Последняя схема представляет собой классификацию природ­ных регионов (в нашем случае геоэкологических провинций) но степени сходства важнейших природных и антропогенных факторов влияния на окружающую среду, а также по признаку общности рекомендуемых мероприятий по восстановлению на­рушенного экологического равновесия этих регионов.

Как указывалось выше (см. табл. 24) геоэкологические провинции Казахстана объединены в группы регионов с катаст­рофическим, критическим, напряженным, удовлетворительным и благоприятным уровнем экологической напряженности окру­жающей среды. В каждой их групп регионов, выделенных по остроте современной экологической ситуации, можно дополни­тельно выделить регионы по признакам общности факторов техногенеза. Это обстоятельство позволяет разработать опреде­ленную систему мероприятий по восстановлению и стабилиза­ции экологического состояния нарушенных геосистем. Напри­мер, в одну группу могут быть объединены геоэкологические регионы с крупными промышленными городами, нуждающиеся в мелиорации воздушно-водной среды и почв; в другую - гео­экологические регионы с предприятиями горнодобывающей промышленности, требующие рекультивации земель, мелиора­ции водной и воздушной среды и т.д.

Однородность природных условий физико-географических регионов и однотипность возникающих при этом экологическихситуаций открывает благоприятные возможности дм разработ­ки единой природоохранной стратегии для pet ионов с однород­ными или близкими чертами доминирующего природно-хозяйственного комплекса. Это и является целью предлагаемой схемы мероприятий по экологической стабилизации окружаю­щей среды Казахстана.

Рассмотрим в качестве примера рекомендации эколого-стабилизационных мероприятий для геоэкологических провин­ций с катастрофическим и критическим уровнями нарушения экологического состояния природной среды. (Регионы с напря­женным, удовлетворительным и благоприятным уровнями эко­логической дестабилизации нами не рассматриваются из-за ограниченности объема публикации).

А. Регионы с катастрофическим уровнем экологиче­ской дестабилизации природной среды

L Акватория и осушившееся дно Аральского моря (Северо- Приаральская провинция)*

Экологическое состояние. Гибель экосистемы Аральского моря .В 1990 г. почти полное прекращение притока речной воды (в I960 г. - 57,7 км/год), понижение уровня водоема на 16 м, со­кращение площади водной поверхности с 66,0 тыс. км до 26,7 тыс. км, увеличение солености воды с 10 до 46 г/л. Формирова­ние на высохшем дне моря солончаковой неопустыни: пылесолевые бури выносят более 1 млн. т соли в год. Превышение показателей ПДЭН по всем компонентам природной среды за­грязнение воздуха воды, почвы, гибель биоты .Массовые забо­левания людей из-за недоброкачественной питьевой воды или ее отсутствия.

Мероприятия по охране природы. Восстановление Араль­ского моря как геосистемы в прежних (I960 г.) параметрах не­возможно, т.к, экологические изменения приобрели необрати­мый характер. Это планетарная экологическая катастрофа. Ре­шение проблемы возможно лишь на основе Международной программы спасения Аральского моря. Необходимо комплексное научное изучение природно-антропогенной среды всего бассейна pp. Сырдарьи, Амударьи и Приаралья. Основная зада­ча - стабилизация Арала на современном уровне, разделение сокращающейся акватории с помощью дамб на цепь водохрани­лищ. Варианты переброска морской воды из Каспийского мо­ря по водоводу с помощью насосных станций; межбассейновая переброска части стока р. Оби в регион Центральной Азии на основе государственных соглашений. Из первоочередных мер: строгое регулирование норм водопользования и полива земель, сброс дренажных вод и увеличение попусков речной воды в Арал. Социальная защита населения Приаралья, искусственное дождевание, опреснение минерализованных вод и др.

2.Территория бывшего Семипалатинского испыта­тельного ядерного полигона (Чингизтауская провинция).

Экологическое состояние. На территории Семипалатин­ского ядерного полигона с 1949 по 1991 гг. произведено 470 атомных взрывов (с 1963 г - только подземные). Площадь по­лигона около 900 тыс. га (1946 г.). Однако радиоактивное за­грязнение природной среды охватило значительно большую территорию сопредельных областей Казахстана и России. Непо­средственно в зоне полигона: изъятие всех земельных угодий из хозяйственного использования на десятки лет. Наиболее опас­ные радиоактивные изотопы: стронций-90_, цезий-137. Более подробные сведения о полигоне в печати отсутствуют.

Мероприятия по охране природы. Решение проблемы эко­логического бедствия - на основе закона Республики Казахстан «О социальной защите граждан, пострадавших вследствие ядер­ных ис1гытаний на Семипалатинском испытательном ядерном полигоне» (18.12.1992 г.). Всестороннее изучение последствий ядерных испытаний на основе Международной программы. Восстановление природной геосистемы на основе рекультива­ции нарушенных земель. Социально-экономические и правовые льготы населению, пострадавшему от испытаний. Массовая диспансеризация и лечение населения, проживающего вблизи полигона. Тщательный контроль за использованием каких-либо видов природных ресурсов из зоны экологического бедствия.

З. Промышленный   район   Рудного   .Алтая   (Западно- Aлтайская горная провинция)

Экологическое состояние. Мощная концентрация гигантских предприятий цветной металлургии в агломерации гг. Усть-Каменогорска , Зыряновска, Лениногорска и примыкающих к ним рудников. Неблагоприятные природно-климатические ус­ловия, приземные температурные инверсии, штили, туманы усугубляют загрязнение окружающей среды. Загрязнение атмо­сферного воздуха, воды, почв выбросами свинца, цинка, меди, ртути, мышьяка, кадмия и др. Всего насчитывается около 100 загрязнителей, в т.ч. наиболее опасных для здоровья людей тя­желых металлов (иммунная, кроветворная, сердечно-сосудистая системы ). Накоплено около I млрд. г техногенных отходов. Аккумуляция тяжелых металлов (свинца, кадмия) в продукции сельского хозяйства.

Мероприятия по охране природы. Зона экологического бедствия на территории Восточно-Казахстанской области. Уменьшение мощности и перепрофилирование предприятий цветной металлургии, оборудование их совершенными очист­ными сооружениями, внедрение безотходных технологий. Стро­гий контроль за соблюдением экологических нормативов каче­ства окружающей среды. Реконструкция и перебазирование промышленных предприятий, совершенствование технологиче­ских процессов в цветной металлургии и горнодобывающей промышленности. Принятие Государственной программы по оздоровлению экологической обстановки на Рудном Алтае. По­всеместная массовая диспансеризация населения. С учетом не­благоприятных природно-климатических условий региона -возможно закрытие или перепрофилирование промышленных предприятий.

Б. Регионы с критическим уровнем экологической дес­табилизации природной среды

4. Восточное Приаралье (Нижне-Сырдарьинская провинция)

Экологическое состояние. Загрязнение атмосферного воз­духа в результате пыле- солевого выноса из котловины Араль­ского моря. Бесконтрольное загрязнение р. Сырдарьи промышленно-бытовыми отходами, минеральными удобрениями и пестицидами. Многократное превышение ПДК содержания в воде хлоридов, сульфатов, нитратов, нитритов. Непригодная для пи­тья вода вызывает желудочно-кишечные заболевания.

Мероприятия по охране природы. Восстановление нор­мального уровня чистоты атмосферного воздуха и водных ре­сурсов на основе совершенствования технологии производства, очистки сточных вод. Обеспечение действенных мер по охране водных ресурсов всего бассейна р. Сырдарьи на основе Межго­сударственной программы (Международный фонд спасения Арала).

5.  Шымкентский промышленный узел [Присырдарьинская провинция)

Экологическое состояние. Очень сильное загрязнение ат­мосферного воздуха промышленными выбросами: свинец, цинк, азот, углеводороды, кремниевая пыль, асбест и др. В почве -мышьяк, свинец, кадмий, загрязнение р. Бадам..

Мероприятия по охране природы. Безотходная техноло­гия, оборудование предприятий совершенными очистными со­оружениями. Частичное перепрофилирование промышленных предприятий, выведение отдельных из них за черту города. Озе­ленение промышленно-жилой зоны, строгий контроль за со­стоянием окружающей среды.

6.       Балхашский промышленный узел (Северо-Прибалхашская провинция)

Экологическое состояние. Загрязнение атмосферного воз­духа Балхашским комбинатом «Казахмыс». Преобладают газо­вые выбросы свинца, молибдена, меди, серы Отвалы, штаммы и сточные воды загрязняют оз. Балхаш ( медь, свинец, цинк, мышьяк, фтор, сульфаты, хлориды и пр.). Огромные отвалы Коунрадского рудника (глубина карьера - до 400 м). Загрязнение атмосферного воздуха рудничной пылью.

Мероприятия по охране природы. Дальнейшее совершен­ствование технологии безотходного производства, апробиро­ванной на Прибалхашском ТПК: утилизация сернистого ангид­рида, флотация методом выщелачивания меди, использование шлаков и штаммов в строительной индустрии и др. Недопуще­ние выпуска промышленных стоков в оз. Балхаш. Озеленение,рекультивация горнопромышленных отвалов и шламмохранилищ.

7.Темиртауский промышленный узел (Ерейментау-Баянаульская провинция)

Экологическое состояние. Загрязнение атмосферного воз­духа промышленными газами предприятий черной металлургии (Комбинат «Испат-Кармет»), химической промышленности: пыль, окислы азота, серы и др. Очень сильное загрязнение р. Нуры сточными водами завода синтетического каучука: содер­жание ртути в воде в 2-8. в почве в 8 раз выше ПДК.

Мероприятия по охране природы. Внедрение передовой технологии безотходного производства, с улавливанием отхо­дящих газов металлургического и химического производства. Совершенствование очистных сооружений, оборотное водо­снабжение. Предотвращение загрязнения р. Нуры и Саркандского водохранилища. Лесопосадки и защитные зеленые зоны. В перспективе переселение жителей за пределы промышленной зоны.

8. Карагандинский промышленный район (Ерментау-Баянаульская провинция)

Экологическое состояние. Загрязнение атмосферы пылью, золой предприятий угольной промышленности. Техногенные просадки грунта в результате строительства шахт, разрезов. Терриконы горной породы - источники загрязнения пылью почв и водных ресурсов. Нарушение водоносных горизонтов подзем­ных вод в процессе добычи каменного угля.

Мероприятия по охране природы. Утилизация отходов уг­ледобычи и углеобогащения в строительной и дорожной инду­стрии. Рекультивация нарушенных земель, терриконов, отвалов, с возможной засыпкой пустой породой отработанных шахт, массовое озеленение с целью уменьшения запыленности воз­душного бассейна. Перенос части жилых массивов из опасных районов, находящихся над отработанными шахтами, в безопас­ные районы.

9. Жезганский промышленный узел (Сарысу-Кызылжарская провинция)

Экологическое состояние. Разработка полиметаллических руд (г. Сатпаев). Комбинат «Казахмыс»: обогатительная фабрика, медеплавильный завод, Жездинский марганцевый рудник. Загрязнение атмосферного воздуха пылью, отходящими газами (окислы серы, азота). Большие площади отвалов. Загрязнение воды в Кенгирском водохранилище.

Мероприятия по охране природы. Экологическая стабили­зация окружающей среды на основе безотходной и малоотход­ной технологии. Прогрессивные и эффективные очистные со­оружения. Рекультивация нарушенных земель. Решение острой проблемы водообеспечения и водоснабжения на основе соору­жения магистрального водовода Иртыш - Караганда - Жезказган. Гармоничное сочетание природы и архитектурных ансамб­лей. Озеленение, промышленное и жилищное зонирование.

10. Алматинский промышленный район (Заилийская горная провинция)

Экологическое состояние. Основным загрязнителем воз­душного бассейна г. Алматы являются: автотранспорт. ТЭЦ, котельные (окислы серы, углерода, азота, пыль). Сильное за­грязнение промышленными и коммунально-бытовыми стоками горных рек и почв. Резкое сокращение запасов и дебита артези­анских вод. Загрязнению природной среды благоприятствуют горно-долинный рельеф, приземные температурные инверсии, частые штили. Недоучет направления горно-долинных ветров в современной застройке.

Мероприятия по охране природы. Экологическая стабили­зация на основе Государственной программы «О неотложных мерах по развитию г. Алматы». Внедрение очистных сооруже­ний и безотходной технологии на промышленных предприяти­ях. Предотвращение выброса выхлопных газов автотранспорта, посредством сокращения числа автомобилей в городе с 250 тыс. единиц до минимума. Широкий переход на пассажирский элек­тротранспорт. Развитие метрополитена. Газификация отопи­тельных систем частного жилого сектора. Частичное изменение планировки города за счет восстановления «коридоров» в жи­лых кварталах для свободного проникновения горно-долинных ветров в районы городской застройки. Массовое озеленение, реконструкция арычной сети. Жесткий, постоянный контроль за экологической обстановкой.

11. Каратау-Таразский промышленный район (Каратауская горная провинция)

Экологическое состояние. Сильное загрязнение атмо­сферного воздуха, поверхностных вод и почв предприятиями химической промышленности (суперфосфатное производство). Среди промышленных выбросов наиболее токсичны соединения фтора, фосфора, пыль.

Мероприятия по охране природы. Сокращение газовых выбросов при производстве фосфорных удобрений. Внедрение технологии безотходного производства с улавливанием отходя­щих газов. Предотвращение попадания токсикантов в почвы и воды и по пищевым цепям - в организм человека. Внедрение системы АСУ контроля экологического состояния окружающей среды с оперативной системой аварийного оповещения населе­ния. Перепрофилирование предприятий, находящихся в черте города, частично - закрытие или перевод за пределы городской территории.

12.    Кустанайско-Рудненский промышленный район (Притобольская провинция)

Экологическое состояние. Загрязнение атмосферного воздуха пылью предприятий железорудного бассейна, строи­тельной индустрии и автотранспорта. Огромные площади нару­шенных земель, глубокие карьеры (Соколовский - проектная глубина более 460 м. Сарбайский - 630 м). Громадные горно­промышленные отвалы вблизи г. Рудного. Загрязнение р. Тобол промышленными стоками.

Мероприятия по охране природы. Рекультивация земель: выравнивание отвалов, посев трав, лесопосадки Использование пустой породы в качестве балластного материала и в строитель­ной индустрии. Предотвращение складирования пустой породы на пахотно-пригодных почвах. Охрана р. Тобол и водохранилищ на реке.

13.   Экибастузский промышленный узел (Прииртышская провинция)

Экологическое состояние. Огромные буроугольные разре­зы: карьеры, отвалы пустой породы определяют «индустриаль­ный ландшафт», очень сильную запыленность воздуха и почв Мощные электростанции: ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 выбрасывают в атмо-

сферу большое количество золы.пыли, окислов серы и пр. Вы­бросы золы прослеживаются за сотни километров от г. )киба-стуза.

Мероприятия по охране прироОы. Рекультивация нару­шенных земель. Лесопосадки, фитомелиорация. С овершенство-вание технологии сжитания высокозольного бурового угля в геплоэнергетике. Использование отвалов пустой породы в до­рожном строительстве и строительной индустрии.

14.  Северо-Прикаспийский (Тенгизский промышленный район (Прикаспийская провинция)

Экологическое состояние. Глубокое залегание нефтяных пластов (до 5 км). Выбросы из iдубины попутных газов (серово­дорода, метана) в процессе разведочного бурения (превышение 1ЩК в 7-10 раз) и промышленной добычи нефти. Эрозия почв в местах добычи из-за бессистемного прокладывания дорог, «во­лочения» буровых вышек. Прибрежная полоса находится под угрозой затопления под влиянием трансгрессии каспийского моря.

Мероприятия но охране природы. Совершенствование технологии добычи нефти и природного газа. Предотвращение катастрофических выбросов попутных газов, находящихся в земных недрах под огромным давлением, и их возгорания. Со­вершенствование технологии добычи нефти Бузачинского ме­сторождения, отличающейся высоким содержанием асфальто -смолистых веществ и ванадия.

Рекультивация земель, восстановление растительности и почв. Недопущение произвольного прокладывания грунтовых дорог, с целью предотвращения почвенной эрозии.

15.   Мангистауский промышленный узел (Мингистауская провинция)

Экологическое состояние. Несовершенство технологии добычи нефти, сжигание попутного газа приводит к загрязне­нию атмосферного воздуха. Почвенная эрозия вблизи нефте­промыслов. Разливы нефти пагубно отражаются на состоянии водных ресурсов, почв и растительности.

Мероприятия по охране природы. Совершенствование технологии добычи и переработки Мангышлакской нефти, от­личающейся большим содержанием парафиновых фракций

повышенной вязкостью. Предотвращение сжигания в факелах попутных газов. Рекультивация земель и почв, нарушенных в процессе добычи нефти.

16.   Космодром Байконур (Нижнесырдарьинская про­винция)

Экологическое состояние. Периодические запуски ракет-носителей нарушают плазменную структуру ионосферы и влияют на экологию геосистем. Падение на Землю отработан­ных ступеней ракет-носителей с несгоревшими остатками очень токсичного топлива - гептила приводят к сильнейшему загрязнению почвы, гибели животных, поедающих загрязнен­ные растения. Смыв токсикантов в местные водоемы. Гептил отличается высокой летучестью, неограниченной растворимо­стью в воде, способностью к миграции и накоплению в почве и растительности, является крайне опасным для здоровья людей.

Мероприятия по охране природы. Необходима разработка программы экологического восстановления земель, нарушенных в результате военных и космических испытаний. Тщательный учет и картирование участков падения космических объектов.постоянный контроль за состоянием окружающей среды рай­онов падения. Сбор и удаление ступеней и частей ракет. Рекуль­тивация земель: в необходимых случаях механическое удаление почво -грунтов, загрязненных гептилом. Восстановление про­дуктивности пастбищных угодий. Диспансеризация населения, животных, контроль за качеством продукции сельского хозяйст­ва

17.  Казахстанская часть бассейна р. Сырдарьи (Присырдарьинская и Нижнесырдарьинская провинции)

Экологическое состояние. Река Сырдарья сильно загряз­нена промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяй­ственными стоками, поступающими с территории Казахстана и Узбекистана Основные загрязнители: хлориды, сульфаты, нит­раты, пестициды и др. Содержание нитратов в низовьях превы­шает ПДК в 45 раз. В воде содержатся возбудители болезней. Загрязнение водной среды усугубляется постоянным снижением нормы стока, что затрудняет процессы самоочищения.

Мероприятия по охране природы. Необходима Межгосу­дарственная  экологическая  программа использования  водныхресурсов р. Сырдарьи. Соблюдение технологических условий и нормативов, обеспечивающих экологическую чистоту водных ресурсов всего бассейна р. Сырдарьи. Контроль за использова­нием на сельскохозяйственных полях пестицидов и минераль­ных удобрении, предотвращение сброса в реку дренажных вод. Создание вдоль реки растительных барьеров (лесных насажде­ний), способных поглощать химические ингредиенты загрязне­ния водной среды. Восстановление тугаев (пойменных лесов).

18.  Низовья долины р. Шу (Мойынкумская провинция)

Экологическое состояние.  Вследствие интенсивного водопотребления в верхнем течении р. Шу в низовьях наблюдает­ся резкое снижение нормы стока, пересыхание реки. Загрязне­ние плесов р. Шу из-за смыва с сельскохозяйственных полей минеральных удобрений, пестицидов, накопление в воде промышленных выбросов Жамбылского ТПК..

Мероприятия по охране природы. Регулирование водопогребления на основе Межгосударственною соглашения между Казахстаном и Кыргызстаном. Контроль за стоками с поливных земель.

19.  Казахстанская часть бассейна р. Иртыш (Западно-Алтайская горная провинция)

Экологическое состояние. Сильное загрязнение р. Иртыш в пределах Рудного Алтая промышленно-бытовыми стоками п. Усть-Каменогорска, Риддера, Зыряновска, пос. Глубокое и др. выносимыми pp. Бyхтармой, Ульбой, Краснояркой и др. Основ­ные загрязнители: кадмий, медь, цинк и другие тяжелые метал­лы, нефтепродукты.

Мероприятия по охране природы. Предотвращение за­грязнения реки мощными предприятиями горнодобывающей промышленности, цветной металлургии, энергетики. Фактором экологического риска является осуществляемое в Китае зарегу­лирование стока р. Черный Иртыш, что вызовет понижение сто­ка р. Иртыш не менее чем на 20% и резко обострит водохозяй­ственные проблемы Центрального Казахстана.

20.    Сорбулак-накопитель сточных вод г. Алматы {И тискаяпровинция)

Экологическое состояние. Накопитель сточных вод г. Алматы   располагается   в   естественном   понижении   рельефа

вблизи р. Каскелен. Искусственный водоем переполнен сточны­ми водами и находится в критическом состоянии. Объем сточ­ных вод близок к предельным отметкам (800 млн. м ). Возмож­но повторение катастрофического прорыва земляной дамбы, повлекшего человеческие жертвы, загрязнение Капшагайскоговодохранилища.

Мероприятия по охране природы. Укрепление дамбы на­копителя сточных вод. Массовые посадки быстрорастущего то­поля для усиления транспирации воды и укрепления берегов. Широкое использование воды для полива орошаемых земель с учетом предотвращения загрязнения сельскохозяйственных продуктов токсикантами.

11одробный анализ других регионов Казахстана, выделен­ных с учетом разной степени экологического нарушения окру­жающей среды осуществлен в публикациях А.В. Чигаркина «Геоэкология Казахстана» и «Региональная геоэкология Казах­стана». В них обосновано выделение в составе геоэкологических провинций пространственной единицы, названной автором геоэкологическим анклавом.

Геоэкологический анклав это часть геоэкологической провинции, отличающаяся повышенной или высокой степенью со­временной экологической дестабилизации природной среды по сравнению с окружающим ландшафтным фоном. Это ареал ост­рой экологической ситуации, обусловленной антропо-техногенезом .

Рассмотренные регионы экологического риска геосистем Казахстана позволяют очертить круг важнейших научно-практических задач в области оптимизации природной среды конкретных природно-антропогенных геосистем. В геоэкологи­ческих провинциях как системах взаимосвязанных природных компонентов создается благоприятная возможность заранее предусмотреть и избежать, либо устранить неблагоприятные экологические последствия хозяйственной деятельности челове­ка. Эхо открывает возможность использования подобных геоэкологических рекомендаций для обоснования как текущих, так и перспективных мероприятийв области охраны природы, по­зволяет рассчитать экономический эффект от проведения природоохранных работ, раскрывает перспективы охраны и преобразования природы Казахстана .

Скачано с www.znanio.ru