Причины загрязнения биосферы

Наиболее распространены содержащие хлор, т. е. хлорированные, углеводороды. Их часто применяют при изготовлении пластмасс (например, поливинил-хлорид), пестицидов (например, ДДТ), растворителей (например, тетрахлорфенол), электроизоляции (например, полихлорированные бифенилы, или ПХВ), пламягасящих веществ и многих других изделий.

Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляция, когда малые, кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью.

Биоаккумуляция происходит:

во-первых, из-за отсутствия биодеградации. Тяжелые металлы как простые элементы невозможно разрушить или преобразовать в ход» химических процессов. Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, но в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить;

во-вторых, эти вещества легко поглощаются, но если и выводятся, то очень медленно. Организм не способен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогенированные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде.

В результате, поступая с пищей и жидкостями; зги вещества удерживаются и накапливаются в теле, как на фильтре. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи, как показано на рис. 22. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливаются более высокие концентрации и т. д. В -результате на вершине данной пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тыс. раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождения через пищевую цепь называют биоконцентрирование.

К большому сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование трудно заметить до достижения опасного уровня химиката. А тогда уже поздно что-либо предпринимать.

При биоаккумуляции в пищевой цепи каждый следующий консумент получает более загрязненную пищу, чем предыдущий



Рисунок 5. Биоконцентрирование

4. Биологическое загрязнение биосферы

1. Биосфера -- целостная, относительно устойчивая, гигантская экологическая система, зависимость исторически сложившегося в ней равновесия от связей между ее обитателями, их приспособленности к среде обитания, от роли живого вещества в биосфере, от влияния деятельности человека.

2. Причины глобальных изменений в биосфере: рост народонаселения, развитие промышленности, автомобильного, железнодорожного, воздушного транспорта, появление сложных сетей дорог, интенсивная добыча полезных ископаемых, строительство электростанций, развитие сельского хозяйства и др.

3. Отрицательные последствия развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства -- загрязнение всех сред жизни (наземно-воздушной, водной, почвы), потеря плодородия почвы, сокращение пахотных земель, уничтожение больших площадей лесов, исчезновение множества видов растений и животных, появление новых, опасных для жизни человека возбудителей болезней (вирусов СПИДа, инфекционного гепатита и др.), сокращение запасов чистой воды, истощение ископаемых ресурсов и др.

Биологическое загрязнение

Biological pollution

Биологическое загрязнение - привнесение в экосистему чуждых ей видов организмов. Обычно биологическое загрязнение возникает в результате деятельности человека.

Загрязнение природной среды. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность. В общем виде загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

В буквальном переводе термин "биосфера" обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 - 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитаюшую на поверхности Земли".

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 - 1920) трех способов питания живых организмов:

* автотрофное - построение организма за счет использования веществ неорганической природы;

* гетеротрофное - строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;

* миксотрофное - смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

Биосфера (в современном понимании) - своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

* Атмосфера - наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев:

* тропосфера - нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9-17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

* стратосфера;

* ноносфера - там "живое вещество" отсутствует. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

* Гидросфера - водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

* Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Биологическое загрязнение среды. Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате хозяйственной деятельности человека нехарактерных для них видов живых организмов (растений, животных, вирусов, бактерий и др.), ухудшающих условия существования биоценозов или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического загрязнения являются сточные воды практически всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов и поселков, бытовые и промышленные свалки, кладбища и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву и подземные воды.

Особую опасность представляет биологическое загрязнение возбудителями инфекционных и паразитарных болезней, таких как чума, оспа, холера, дизентерия, клещевой энцефалит, СПИД и др., уничтожение которых представляет значительные трудности.

В последние годы возникла новая экологическая опасность -- потенциальная возможность попадания из лабораторий или заводов в окружающую природную среду микроорганизмов и биологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живые организмы и их сообщества, здоровье человека и его генофонд, что связано с бурным развитием биотехнологии и генной инженерии.

Природа - все вещественное, естественное, все мироздание (Вселенная), все зримое, подлежащее пяти чувствам. В узком смысле: природа - это наш окружающий мир, Земля со всеми естественными произведениями на ней.

Биосфера - область распространения жизни на Земле, где осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды. Биосфера охватывает биолитосферу (верхние слои литосферы), всю гидросферу и тропосферу.

Термин «биосфера» впервые был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Основоположником современных представлений о биосфере является академик В.И. Вернадский (1863-1945).Он писал: «Биосфера - область существования живого вещества… Химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы всецело находится под влиянием жизни, определяется живыми организмами».

Природная среда - место обитания живых организмов, в частности, человека, которая характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных оказывать прямое и косвенное воздействие на организмы.

Широко используемое словосочетание «Окружающая среда» является тавтологией, так как «среда» и «окружение» одно и то же (синонимы).

Компоненты биосферы, помимо минеральных (косное и биокостное) веществ - это живое и биогенное вещество.

Живое вещество (по В.И. Вернадскому) - совокупность тел всех живых организмов, населяющих Землю. Оно представлено биомассой растений, животных, микроорганизмов, т.е. количеством их живого вещества. Например: биомасса суши - около 6 1012 т, океана - 3 1010 т. На суше масса растений составляет 98-99%, зоомасса - 1-2%.

Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности организмов: их выделения, трупы, мертвые остатки, продукты разложения, гумус, торф, уголь, нефть, отложения карбонатов и т.п. В результате фотосинтеза растительность Земли ежегодно образует около 100 млрд т органического вещества. При этом усваивается около 200 млрд т углекислого газа и выделяется во внешнюю среду около 145 млрд т кислорода.

Биоценоз (греч. bios - жизнь, koinos - общий) - совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от соседних территорий по химическому составу почв, вод и другим физическим показателям (солнечное облучение, высота над уровнем моря и т.п.).

Его растительный компонент - фитоценоз; животный - зооценоз; микроорганизмы - микробиоценоз.

Биотоп - участок среды обитания живых организмов с однородными условиями.

Ноосфера (сфера разума) - высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором глобального развития. По В.И. Вернадскому, «ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете»; «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого»; «Человек выступает в роли главной движущей силы природного процесса, великой, быть может, космической силы».

Загрязнение природной среды

Характеристика загрязнений

Загрязнение природной среды - это неблагоприятное изменение среды обитания, которое прямо или косвенно меняет физико-химические свойства среды и условия существования живых организмов. Загрязнение может быть связано с природными явлениями и с деятельностью человека.

В зависимости от сферы деятельности человека различают бытовые, сельскохозяйственные, промышленные загрязнения.

Промышленные выбросы дополнительно классифицируют по разным признакам на организованные и неорганизованные, непрерывные и периодические, горячие и холодные, точечные и рассредоточенные, первичные и вторичные.

Различают два типа загрязнения: вещественное и энергетическое.

По виду воздействия загрязнение может быть механическое (твердые тела в воздухе, воде), физическое (шум, излучение), химическое, биологическое (насекомые, микроорганизмы). Виды энергетического загрязнения: тепловые выбросы; колебания звуковой волны, радиоактивное излучения.

Загрязнители (загрязняющие вещества) различают по агрегатному состоянию: выбросы в атмосферу (газообразные, жидкие, твердые, смешанные), сточные воды, твердые отходы и по степени загрязнения: условно чистые, загрязненные; нетоксичные, токсичные.

Основная характеристика загрязнителей - это их предельно допустимая концентрация (ПДК). По токсичности вредные вещества по ГОСТ 12.1.007-76 подразделяют на 4 класса: 1 - чрезвычайно опасные; 2 - высоко опасные; 3 - умеренно опасные; 4 - малоопасные.

Биологическое загрязнение

В отличие от воздуха вода и особенно неподвижная почва способны накапливать и хранить попадающие в них загрязнения, в том числе биологические. Почва и вода - среда обитания низших животных и микроорганизмов, таких как бактерии, грибки, вирусы и др. Некоторые из них являются болезнетворными: палочки сибирской язвы, столбняка, ботулизма, газовой гангрены, возбудители дизентерии, холеры, тифа, чумы, ящура, бруцеллеза и др.

Источники болезнетворных загрязнений: недостаточно обезвреженные твердые и жидкие хозяйственно-бытовые отходы (особенно учреждений здравоохранения), скотомогильники, выбросы животноводческих комплексов и ряда предприятий - боен, биофабрик и т.п.

Другой вид биологического загрязнения - это насекомые и другие организмы - переносчики болезней, например, комары (малярия), клещи (энцефалит), вши (тиф), мыши и крысы (чума) и т.д.

Серьезный вред наносят животные и растения, попавшие из другой экосистемы в новую экосистему, где у них нет естественных врагов (экофагов). Примеры: массовое размножение и расселение кроликов в Австралии, где нет волков и лис; быстрое распространение колорадского жука из Америки по Европе и Азии; наступление на местные леса Колхиды (Грузия) эвкалиптов, ввезенных из Австралии и высаженных для осушения болот.

Функции биосферы

1. Энергетическая функция. Поглощение солнечной энергии (фотосинтез), производство биомассы и ее превращения. Часть энергии рассеивается в виде тепла, часть запасается в виде ископаемого топлива (нефть, торф, уголь, газ и т.п.).

2. Концентрационная функция. Это избирательное накопление веществ, необходимых для построения биомассы.

3. Деструктивная функция: разложение органического вещества на простые неорганические -- эту задачу выполняют микроконсументы-сапрофаги (от "sapros" -- гнилой). Биосфера осуществляет круговорот веществ, вовлекая в этот круговорот биотические и абиотические составляющие.

4. Транспортная функция, которая заключается в различных переносах вещества; против силы тяжести, перемещение по поверхности Земли, осадки и т. д.

5. Средообразующая функция. Атмосферный воздух, почва, состав воды, климат - это результат деятельности биосферы: она обеспечивает необходимое для жизни содержание биогенных элементов. В.И. Вернадский считал, что жизнь сама создает условия благоприятные для ее существования.

5. В результате каких процессов (по каким типам) происходит заболачивание земель?

Заболачивание земель

Болота -- избыточно увлажненные участки суши со своеобразной болотной растительностью и слоем торфа не менее 0,3 м, поэтому характеризуются затрудненным обменом газов. Болота обычно содержат от 87 до 97 % воды и лишь 3-13 % сухого вещества (торфа).

При меньшей мощности торфа или его отсутствии избыточно увлажненные территории называются заболоченными землями.

Болота формируются при зарастании водоемов или при заболачивании местности.

Основной путь образования болот -- заболачивание, которое начинается с появления периодического, а затем постоянного переувлажнения почвогрунтов. Этому способствует климат. Избыток влаги из-за обилия осадков или слабого испарения, а также высокий уровень грунтовых вод, характер грунта -- плохо проницаемые породы; «вечная мерзлота», рельеф -- плоские участки при неглубоком дренаже или понижения с замедленным стоком; продолжительные половодья на реках и т. д. Леса в условиях избытка влаги, а значит, анаэробных условий и кислородного голодания погибают, что способствует большему заболачиванию из-за сокращения транспирации.

На переувлажненных землях поселяется влаголюбивая растительность, приспособленная к недостатку кислорода и минерального питания, -- мох и др. Моховая дернина, хорошо впитывающая и задерживающая влагу, напоминающая мокрую губку, способствует еще большему заболачиванию суши. Так что в дальнейшем именно растительности принадлежит ведущая роль в заболачивании. В условиях недостатка кислорода происходит неполное разложение растительных остатков, которые, накапливаясь, образуют торф. Поэтому заболачивание практически всегда сопровождается торфонакоплением.

Наиболее благоприятные условия для накопления торфа существуют в лесах умеренного пояса, особенно Западной Сибири, где в пределах лесоболотной зоны заболоченность составляет иногда более 50 % территории, мощность торфа 8-10 м. К северу и югу от лесной зоны мощность торфяной залежи сокращается: к северу вследствие уменьшения прироста растительной массы в условиях холодного климата, к югу -- из-за более интенсивного разложения растительных остатков в теплом климате. В условиях жаркого влажного климата огромный прирост биомассы компенсируется интенсивным процессом распада отмерших растений, и болот немного, хотя вечнозеленые экваториальные леса переувлажнены.

Строение торфяной залежи болот, возникших на месте озер или суходолов, различно. Торфяники, образовавшиеся в результате заболачивания озер, имеют под слоем торфа озерный ил -- сапропель, а при заболачивании суши торф залегает непосредственно на минеральном грунте.

Болота развиваются в различных климатических условиях, но особенно характерны для лесной зоны умеренного пояса и тундр. На их долю в Полесье приходится 28 %, в Карелии -- около 30 %, а в Западной Сибири (Васюганье) -- свыше 50% территории. Резко уменьшается заболоченность в степных и лесостепных зонах, где меньше осадков, а испаряемость усиливается. Общая площадь, занимаемая болотами, составляет около 2 % площади суши Земли.

По характеру водного питания и растительности болота подразделяют на три типа: низинные, верховые и переходные.

Типы болот

Низинные болота образуются на месте бывших озер, в долинах рек и в понижениях, которые постоянно или временно затопляются водой. Питаются они преимущественно грунтовыми водами, богатыми минеральными солями. В растительном покрове господствуют зеленые мхи, различные осоки и злаки. На более старых болотах появляются береза, ольха, ива. Эти болота отличаются слабой заторфованностью -- мощность торфа не превышает1 -- 1,5 м.

Верховые болота формируются на плоских водоразделах, питаются в основном атмосферными осадками, для растительности характерен ограниченный видовой состав -- сфагновые мхи, пушица, багульник, клюква, вереск, а из древесных -- сосна, береза, реже кедр и лиственница. Деревья сильно угнетены и низкорослы. Сфагновый мох лучше произрастает в середине болотного массива, на окраинах он угнетается минерализованными водами. Поэтому верховые болота несколько выпуклые, их середина возвышается на 3-4 м. Торфяной слой достигает 6-10 м и более.

Переходные болота, или смешанные представляют переходную стадию между низинными и верховыми. В низинных болотах происходит накопление растительных остатков, поверхность болота повышается. В результате этого грунтовая вода, богатая солями, перестает питать болото. Травяная растительность отмирает и заменяется мхами.

Таким образом, низинные болота превращаются в верховые, а последние покрываются затем кустами или луговой растительностью, превращаясь в суходольные луга. Поэтому в природе редко встречаются моховые или травяные болота в чистом виде.

Болота имеют большое хозяйственное значение. Так, торфяные болота -- источник топлива для промышленности. Первая тепловая электростанция в мире, работающая на торфе, была построена в России в 1911 г. (в г. Электроугли).

Торф низинных болот -- хорошее органическое удобрение. Поэтому частично низинные болота осушают и превращают в плодородные угодья. Но не все болота подлежат осушению, часть из них надо сохранять, чтобы не нарушить сложившиеся в природе взаимосвязей.

Болота увлажняют воздух местности, являются местами произрастания ценных видов растений (клюквы, морошки, голубики) и обитания многих видов животных, особенно птиц, являются природными резервуарами воды, которые питают реки.

6. Задание

При сгорании 1 л этилированного бензина в атмосферу выбрасывается 1г свинца. Какой объем воздуха будет загрязнен , если автомобиль проехал 200 км? Расход бензина составляет 0,1 л на 1 км, ПДК свинца - 0,0007 мг/.

Ответ: 22,85 * 10⁶м³

Решение:

определите массу бензина, которая будет израсходована, когда автомобиль проедет 200 км:

где т --масса бензина, л; L--длина пути, км; р --расход бензина, л/км;

1км-0.1 л

200км- x л

Решаем пропорцию:

L

m= 200км

определите, сколько свинца выбрасывается в атмосферу при сгорании бензина:



где q--выброс свинца в атмосферу при сгорании 1 л бензина.

q

3) определить, сколько м³воздуха будет загрязнено:

22,85 * 10⁶м³

Ответ: 22,85 * 10⁶м³

антропогенный загрязнение радиация заболачивание

Заключение

Вымершие виды животных навсегда потеряны для биосферы и для человека. Анализ причин их вымирания важен для предупреждения этого печального явления в будущем.

Очевидно, что для прогноза судьбы любого вида, численность которого падает, нужно знать как природные, так и антропогенные факторы, влияющие на его состояние. Только в этом случае можно надеяться на уменьшение их воздействия на вид за счет организации специальных мер.

Проблема факторов вымирания - проблема, заслуживающая затраты большого труда на ее серьезную разработку. Ведь от успешного ее изучения во многом зависит дальнейшее развитие эволюционного учения, этой теоретической основы всей биологической науки, с одной стороны, и освещение ряда важнейших вопросов исторической геологии, с другой.

Здоровая окружающая среда составляет огромную экономическую, эстетическую и этическую ценность. Поддержание здоровья окружающей среды означает сохранение в хорошем состоянии всех ее составляющих: экосистем, сообществ, видов и генетического разнообразия. Первоначальные небольшие нарушения в каждом из этих компонентов могут в конечном итоге привести к его полному разрушению. Об этом должен знать каждый человек.

Список литературы

1. Гальперин М.В. Учебник для сред. спец. учеб. заведений -2е изд., Изд. «Инфра-М» 2014г., 256с.

2. Колесников С.И. Экологические основы природопользования. Изд.: «Дашков и К» 2016г., 304с.

3. Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. Изд. 14-е, стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2013г., 240с.

4. Трушина Т.П. Экологические основы природопользования, Изд. 4-е, Ростов-на-Дону «Феникс» 2007г.

5. Шишкина М.В., Хван Т.А., Изд. «Юрайт» 2015г., 320с.

Размещено на Allbest.ru