Лекции для студентов

Курс лекций по “Общей экологии”. Часть 4

Принципы экологического подхода к оценке и анализу процессов и явлений, происходящих в окружающей среде

Здоровье населения зависит от воздействия различных подсистем природы и социальной среды, реализующегося через физиологические, биофизиологические и биохимические механизм регуляции и отражающегося на физиологическом состоянии человека. Возрастающие темпы изменения среды обитания приводят к нарушению взаимосвязи между ней и человеком, снижению адаптационных возможностей организма. Среда обитания может содержать такие вещества, с которыми организм в ходе эволюции не сталкивается и поэтому не имеет соответствующих анализаторных систем, сигнализирующих об их наличии. В связи с этим оценить состояние здоровья человека, понять характер патологии в отрыве от анализа происходящих изменений в окружающей среде невозможно.

Глубокие изменения биосферы происходят стремительнее, чем темпы эволюции живых организмов. Поэтому в отлаженном тысячелетиями механизме взаимоотношений среды и организма, связанных с его характером и уровнем защитных функций, может возникнуть дисбаланс.

Агрессивные экологические факторы повреждают хромосомы и вызывают мутации в генах, снижают наследственную информацию, в результате чего «больные клетки» начинают безудержно делиться. Раковые клетки не уничтожаются иммунной системой, предварительно ослабленной теми же негативными экологическими факторами.

При огромном разнообразии видов мутации, наличии многих разновидностей злокачественных опухолей трудно найти лечебные средства против всех их форм. Главные усилия человека должны быть направлены на устранении вызывающих их причин.

Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье человека

От загрязнений воздуха страдают животные и растения. Например, отходы медеплавильных заводов — хлор, мышьяк, сурьма — вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу, фтористые соединения — тяжелые заболевания скота. Медь и цинк, попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров.

Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей, под их воздействием происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает [1].

Парниковый эффект

Для последних 20 лет характерны климатические аномалии. Так, среднегодовые глобально усредненные температуры воздуха у поверхности Земли были наивысшими за последние 130 лет. Во многих местах отмечены сильные региональные аномалии в виде засух или, наоборот, необычайно обильных осадков, наводнений и т.д. Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. Не исключено, что это наибольшая ско­рость глобальных изменений за прошедший миллион лет. За 100 лет уровень Мирового океана увеличился на 10...15 мм. Частично это объясняется его тепловым расширением, частично — таянием ледников [2].

Мало того, что растет прямая смертность от тепловых ударов, создаются благоприятные условия и для других болезней — обезвоживание организма, например, приводит к росту почечной недостаточности [1].

Кислотные дожди.

Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота предприятиями топливно-энергетического комплекса, автотранспортом, а также химиче­скими и металлургическими заводами. Промышленность разных стран ежегодно выбрасывает в ат­мосферу более 120 млн. г диоксида серы, который, реагируя с ат­мосферной влагой, превращается в серную кислоту. Попадая в атмосферу, эти загрязнители могут разноситься ветром на тысячи километров от источника и возвращаться на землю с дождем, сне­гом или туманом. Они превращают озера, реки и пруды в «мерт­вые» водоемы, уничтожая в них практически все живое — от рыб до микроорганизмов и растительности, губят леса, разрушают соору­жения и памятники архитектуры. Многие животные и растения не могут выжить в условиях повышенной кислотности. Кислот­ные дожди не только вызывают подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв, но и распространяются с нисходящи­ми потоками воды на весь почвенный профиль и вызывают зна­чительное подкисление грунтовых вод.

3.1. Кислотные дожди и водоемы.

Все живое чувствительно к изменению рН, поэтому повыше­ние кислотности водоемов наносит непоправимый вред рыбным запасам. В Канаде, например, из-за частых кислотных дождей бо­лее 4 тыс. озер объявлены мертвыми, еще 12 тыс. — на грани гибе­ли. Нарушено биологическое равновесие 18 тыс. озер в Швеции. В половине озер южной части Норвегии исчезла рыба.

Из-за гибели фитопланктона солнечный свет проникает на большую глубину, чем обычно. Поэтому все умершие от кислотных дождей озера поразительно прозрачные и необычайно голубые.

3.2. Кислотные дожди и леса.

Огромный урон кислотные дожди наносят лесам, садам, паркам. Опадают листья, молодые побеги делаются хрупкими, как стекло, и гибнут. Деревья становятся бо­лее подверженными воздействию болезней и вредителей, отмира­ет до 50% их корневой системы, главным образом мелкие корни, питающие дерево.

3.3. Кислотные дожди и урожайность сельскохозяйственных куль­тур.

Установлено, что последствия воздействия на сельскохозяй­ственные культуры кислотных дождей определяются не только их кислотностью и катионным составом, но и продолжительно­стью, а также температурой воздуха. В общем случае установле­но, что зависимость роста и созревания сельскохозяйственных культур от кислотности осадков свидетельствует о взаимосвязи физиологии растений, развития микроорганизмов и ряда других факторов. Отсюда очевидно, что необходим количественный учет всех компонентов кислотных дождей, влияющих на уро­жайность и качество продукции, а также на сложные процессы функционирования почвенной б ноты для каждого конкретного

региона [2].

Разрушение озонового слоя.

Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракт, на 2,6% увеличивает число онкологических заболеваний кожи. Жесткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма. Са­мые распространенные недуги вызваны воздействием ультрафио­летовых лучей в связи с разрушением озонового слоя, это катарак­ты, ухудшение состояния сетчатки и глазного дна, различные наро­сты и новообразования. Повышение уровня ультрафиолетового излуче­ния способно вызвать деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности Мирового океана. К ультрафиолетовым лучам очень чувствитель­ны хвойные деревья и злаки, овощи и бахчевые культуры, сахар­ный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют, что рост некоторых растений сдерживается уже нынешним уров­нем радиации [1].

Системный анализ.

Системный анализ — это стратегия научного поиска, использующая математические методы и модели, но в рамках систематизированного научного подхода к решению сложных проблем.

Основные этапы системного анализа:

а) Выбор проблемы: предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы

б) Постановка задачи и ограничение степени ее сложности: После осознания существования проблемы необходимо упростить задачу так, чтобы она имела по возможности аналитическое решение, сохраняя все те элементы, которые допускают содержательную практическую интерпретацию.

в) Установление иерархии целей и задач: Обычно цели и задачи выстраивают в некоторую цепочку по степени их возможности, при этом производят подразделение основных задач на ряд более простых.

г) Выбор путей решения задачи.

д) Моделирование

е) Оценка возможных стратегий

ж) Внедрение результатов [3].

Методы исследования.

В современной экологии для анализа экосистем используют три группы методов исследования:

- полевые наблюдения: метод непосредственного наблюдения изучаемой экосистемы или ее определенных компонентов в естественных условий без вмешательства экспериментатора в ее состав и функционирование.

- эксперименты в поле и лаборатории: исследователь сознательно производит определенные изменения в экосистеме.

- моделирование: построение, проверка, исследование моделей и интерпретация полученных результатов [4].

Заключение

Изменение биосферы идет одновременно по многим направлениям. К началу третьего тысячелетия изменения природы среды, вызванные антропогенными факторами, стали заметны уже не только специалистам. Сегодня проблема защиты окружающей среды признается одной из глобальных проблем, стоящих перед Человечеством. Одна из главных причин, ведущих к обострению взаимоотношений Человека и Природы и создающих серьезные проблемы, — быстрый рост населения Земли.

Тысячелетиями усилия Человечества преимущественно были направлены на преобразование природы. Человек пытался не «вписаться» в природу, а «использовать» ее в своих интересах, даже не задумываясь о том, что он сам — часть природы. Человек должен изменить свое отношение к природе, иначе он обречен [1].

Список литературы.

1. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие / Новиков Ю. В. Москва: ФАИР-ПРЕСС, 1999. — 320c

2. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник / М.В. Буторина, П.В. Воробьев, А.П. Дмитриева и др.: Под редакцией Н.И. Иванова, И. М. Фадина. — Москва: Логос

3.Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие для вузов / Ю.Л. Хотунцев. — Москва: Издательский центр «Академия», 2002. — 480 с.

4. Экологи: Учебное пособие / Чистик О.В. Минск: «Новое знание», 200.- 248 с.