Очевидно, что построенная на основе
рассмотренных выше показателей общая
система законодательного ограничения
величин техногенных воздействий
предприятий на окружающую среду защищает
не природу, а только человека в ней,
игнорируя интересы и возможности всех
других элементов биоты.
Существующие методологии оценки
техногенных воздействий как в
технократической, так и в биологической
сферах, не могут ни обеспечить, ни
стимулировать полномасштабную защиту
окружающей среды.
Приоритетным же направлением является
создание биологически обоснованной
системы регламентации техногенных
нагрузок на биоту Земли.
Начало развития идей экологического
нормирования на основе оценки уровня
техногенных изменений биоты экосистем
связывают с работами академика С. О.
Шварца. Основополагающим для развития
этого направления стало его утверждение
о том, что если в измененной человеком
среде биогеоценоз поддерживает себя
как систему в оптимальном состоянии,
это значит, что степень антропогенного
воздействия не превышает его адаптационных
возможностей.
Известно, что биогеоценоз (экосистема),
существующий в более или менее неизменном
виде достаточно длительное время,
обладает некоторой внутренней способностью
противостоять возмущающим факторам
внешней среды. Эту устойчивость
экологической системы обычно называют
«устойчивостью» или «стабильностью».
Однако согласно общим представлениям,
существующим в биологии, устойчивость
экосистем связывают не только с самим
фактом сохранения видового разнообразия,
но и со способностью возвращаться в
первоначальное равновесное состояние
после внешних воздействий.
Таким образом, устойчивость экосистемы,
ее способность противостоять техногенному
давлению (лимитированным сроком
действия), есть не что иное, как биологически
обоснованная мера величины техногенного
воздействия, выполнение которой делает
ее экологически безопасной.
Защита естественных экосистем путем
целенаправленного маневра технологиями
возможна только в том случае, если
основные характеристики экосистем и,
прежде всего, их устойчивость будут
иметь количественную оценку.
Один из таких подходов был предложен,
в частности, Ю. П. Гальченко1.
Им разработана биологическая методика
оценки техногенных воздействий на биоту
горного производства, в основе которой
лежит количественное изменение плотности
популяции овтохонных видов — эдификаторов,
являющихся показателем степени
техногенного поражения экосистемы, а
отнесенное ко времени воздействия —
показателем скорости этого поражения.
Классификация зон техногенного поражения
по состоянию эдификаторной синузии, в
которой дана балльная оценка сохранившейся
способности экосистемы к самовосстановлению
показана в табл. 4.3.
Посреднические
функции техники могут быть представлены:
как средство
использования ресурсов природы
(горно-добывающая и перерабатывающая,
сельскохозяйственная, водозаборы и
т.д.);
как средство
управления природой (оросительные и
дренажные системы, средства технической
мелиорации грунтов, средства химизации
сельского хозяйства и т.д.);
как средство защиты
от неблагоприятных природных процессов
(противооползневые и селезащитные
сооружения и т.д.).
Некоторые технические
объекты выступают, как было показано
ранее, исключительно как потребители
геологического пространства.
Во всех случаях в
большей или меньшей степени в результате
деятельности технических объектов
имеет место преобразование среды
обитания. Все чаще употребляется
понятие о средоизменяющей активности
техники. Ее можно рассматривать с точки
зрения влияния на вещественно-энергетический
баланс литосферы, а, следовательно,
и на экологические функции последней.
При этом следует различать воздействия
техники целенаправленные (неизбежные)
и стихийные, возникающие при нарушениях
технологии строительства и эксплуатации.
С точки зрения целенаправленных
воздействий Т. И. Аверкина выделяет шесть
групп технических объек. тов, которые
осуществляют обратимое или необратимое
воздействие:
снижение ресурсного
потенциала геологических тел:
карьеры,нефтедобывающие скважины,
водозаборы и т.
повышение ресурсного
потенциала геологических тел: оросительные
системы, средства технической мелиорации
грунтов и т.д.;
снижение напряженности
геофизико-геохимического фона: системы
дезактивации, очистные сооружения и
т.д.;
повышение
напряженности геофизико-геохимического
фона: средства химизации сельского
хозяйства, могильники, теплотрассы,
линии электропередач и т.д.;
снижение
геодинамического потенциала геологических
тел: берегоукрепительные сооружения,
контрбанкеты и т.д.;
повышение
геодинамического потенциала: выемки
автомобильных и железных дорог и
т.д.
В этой систематике
не учитывается, что практически все
технические устройства занимают
некоторый объем и тем самым снижают
ресурсы свободного, неосвоенного
пространства литосферы. Однако и без
этого четко видно, что они оказывают,
так называемые, техногенные воздействия
на экосистемы.
Под техногенным
воздействием понимают различные по
своей природе, механизму, длительности
и интенсивности нагрузки, оказываемые
производственно-хозяйственной
деятельностью человека на природные
среды, включая литосферу и биоту.
Следует напомнить, что техногенное
воздействие — продукт цивилизации,
а его специфика и масштабы формировались
и изменялись одновременно с развитием
общества и достигли максимума на
современном этапе, создав реальные
предпосылки экологического кризиса.
Оценку техногенных
воздействий на литосферу и их экологических
последствий можно вести по разным
направлениям: по видам производственной
деятельности; по набору и характеру
воздействий на определенный компонент
литосферы (породы, рельеф, подземные
воды и др.); по природе техногенных
процессов, их генетической сущности.
Первое направление
связано с прямой зависимостью характера
и интенсивности техногенного
воздействия с особенностями функциональной
ориентации производственного объекта,
с производственной спецификой источника
воздействия. Однако на практике, особенно,
в пределах урбанизированных и
горно-добывающих территорий, воздействия
от отдельных источников, как правило,
накладываются друг на друга, суммируются
и видоизменяются. Это крайне затрудняет
оценку экологических последствий
отдельных объектов, так как приходится
иметь дело с синергетикой техногенных
воздействий и их последствий.
Второе направление
ориентировано преимущественно на анализ
какой-либо одной геологической
составляющей литотехнической системы.
Оно не позволяет комплексно ответить
непосредственно на вопрос о техногенных
воздействиях на литосферу, хотя
опосредованно и связана с ним. Третье
направление позволяет избежать отмеченные
сложности в первых двух подходах и
оценить экологические последствия
техногенных воздействий по их генетической
природе.
Основная
таксономическая единица этой классификации
— классы, которые выделяются по природе
(механизму) техногенного воздействия;
физическое, физико-химическое, химическое
и биологическое. В составе первого
обособляются подклассы по конкретным
физическим полям (термическое,
радиационное, элекромагнитное и др.).
Типы воздействий обособлены по признаку
«прямого» и ‘V
ратного» действия (например, повышение
— снижение, аккумуляция — эрозия, нагревание
— охлаждение и т.д.), виды — по конкретному
техногенному влиянию, связанному с
определенной группой источников
воздействия (например, отсыпка терриконов,
отвалообразование, шахты, рудники, ТЭЦ,
ТЭС, ГРЭС и т.д.).
Видовое техногенное
воздействие характеризуется количественными
показателями, отражающими его
специфику.
При анализе
классификации следует учитывать, что
в ней рассмотрены лишь исходные
«первичные» техногенные воздействия,
а не каскадный эффект, который подлежит
учету по другим критериям, главным
образом, связанным с геологической
средой (породы, рельеф, подземные воды
и др.). С экологических позиций важно,
что в рассматриваемой классификации
таксоны и признаки их выделения не
зависят от иерархии геологических тел
и масштабного уровня исследования. Это
позволяет по единому признаку оценивать
экологические последствия техногенных
воздействий от локальных до планетарного
уровней геологических тел и литотехнических
систем.
Первый класс
техногенных воздействий на геологическую
среду объединяет воздействия физической
природы. Это самый большой и разнообразный
класс, состоящий из шести подклассов.
К подклассу
механического воздействия относятся
техногенные воздействия на геологическую
среду, оказываемые механическим путем
без применения гидромеханизмов.
Механическое воздействие передается
на породы, рельеф, но не передается
непосредственно на подземные воды; оно
влияет на некоторые геодинамические
процессы.
К подклассу
гидромеханических воздействий относятся
механические воздействия, осуществляемые
с помощью гидромеханизмов. Эти воздействия
связаны с геодинамическими, также в
основном передаются на породы, рельеф,
но не передаются на подземные воды.
Подкласс
гидродинамических воздействий объединяет
собственно гидродинамические
воздействия на подземные воды, на их
гидродинамический режим. Воздействия
этого подкласса влияют как на вещественные
компоненты геологической среды
(горные породы и подземные воды), так и
на геодинамические процессы. При
этом изменения рельефа проявляются как
следствие этих воздействий в результате
активизации геодинамических процессов.
Экологические
последствия, связанные с этими тремя
подклассами воздействия, достаточно
близки между собой, так как объединены
рамками ресурсной и геодинамической
экологической функции литосферы, её
экологическими свойствами. Экологический
диапозон последствий весьма широк и
охватывает следующие основные направления.
Прямое воздействие на челове кА связано
со нижением комфортности проживания,
а иногда и с необходимостью отселения
и даже гибелью людей при деформации и
разрушении здании, горных выработок
крупных инженерных сооружений.
Механическое воздействие влияет и на
диких животных, приводя к их гибели или
миграции в более спокойные места обитания
Если посмотреть на потенциальные
источники воздействия, связанные с
рассматриваемыми подклассами, неизбежно
вытекает вывод, что именно с ними связаны
потери минерально-сырьевых ресурсов,
снижение качества и площадей ресурса
геологического пространства — важнейших
факторов, определяющих стабильность
функционирования экосистем высокого
уровня организации.
Подкласс термических
техногенных воздействий обусловлен
действием тепловых полей, а точнее
— их отклонениями от природного фона.
Термическое техногенное воздействие
вне криолитозоны в основном влияет
непосредственно лишь на вещественные
элементы геологической среды: горные
породы и подземные воды, и в меньшей
мере влияет на рельеф и геодинамические
процессы. В пределах же криолитозоны
это воздействие оказывается одним из
ведущих, существенно влияющим на все
без исключения компоненты геологической
среды, включая рельеф и различные
геодинамические процессы. По сути этим
определяется спектр и территориальная
приуроченность экологических последствий,
чаще всего приводящая к снижению
комфортности проживания населения,
трансформации биогеоценозов, изменению
качественных и количественных
характеристик ресурса геологического
пространства.
К подклассу
электромагнитных техногенных воздействий
относятся воздействия, осуществляемые
под действием электрических, магнитных
или электромагнитных полей.
Электромагнитные воздействия влияют
непосредственно лишь на вещественные
элементы геологической среды — горные
породы и подземные воды — и не влияют на
рельеф и геодинамику территории. В
экологическом отношении последствия
воздействия этих полей, а точнее их
аномальных значений, достаточно
серьезны. Они приводят к рассогласованию
ритмов головного мозга у человека и
нарушению его психической функции, а
также разрушению иммунной системы, т.е.
непосредственно влияют на здоровье
людей и условия их существования.
Для урбанизированных территорий стал
актуальным вопрос о регламентации
мощности и режима работы электромагнитных
излучателей.
Подкласс радиоактивных
воздействий объединяет воздействия,
вызванные радиацией. Они не оказывают
влияния на рельеф и геодинамические
процессы, а влияют только на вещественные
элементы геологической среды: горные
породы и подземные воды. Экологическими
последствиями этих воздействий являются
онкология, лучевая болезнь, мутагенные
изменения, т.е. факторы, определяющие
не только здоровье, но и саму возможность
существования человека. Одновременно
аномалии радиационных полей резко
ухудшают качество ресурса геологического
пространства («Чернобыльский след»).
Дезактивация приводит к его улучшению.
шению и приближению к фоновым значениям.
Установлено, что с радиационными полями
повышенной активности (дозы излучения)
связаны аномалии в развитии
растительности
(явления гигантизма ягод, грибов и др )
Во второй класс
объединены техногенные воздействия
физико-химической природы, т.е. воздействия,
обусловленные различными поверхностными
физико- химическими явлениями и
поглотительной способностью пород
(адсорбцией диффузией, осмосом,
капиллярными явлениями и т.д.). Поэтому
воздействия данного класса влияют лишь
непосредственно на вещественные элементы
геологиче ской среды. Здесь выделяются
такие типы воздействий, как гидратное
осуществляемое за счет техногенной
гидратации или дегидратации пород,
кольматирование пород, выщелачивание
и ионообменное воздействие.
Экологические
последствия этих воздействий связаны
в основном с изменением качества
геологического пространства как в
сторону улучшения, так и его снижения.
Процессы выщелачивания (например, серы)
могут влиять на ресурсы минерально-сырьевой
базы и снижение комфортности проживания
населения.
Третий класс
включает в себя воздействия химической
природы, обусловленные химическим
взаимодействием различных веществ и
компонентов геологической среды —
пород и подземных вод. Воздействия этого
класса влияют лишь на вещественные
компоненты геологической среды и не
влияют непосредственно на рельеф и
геодинамические процессы. В этом классе
выделяются три типа техногенных
воздействий — химическое загрязнение,
химическая очистка и химическое
закрепление массивов горных пород.
Экологические
последствия химического загрязнения
связаны со специфическими формами
заболевания населения (гипер- и
гипоэлементозы), нарушения функции
гомеостатической регуляции организма
с развитием мутаций и другими тяжелыми
последствиями, а в целом приводят к
патогенезу живых организмов. С ореолами
техногенного загрязнения связано и
резкое ухудшение качества ресурса
геологического пространства, а иногда
и потеря его на длительное время. С
химической очисткой и закреплением
массивов горных пород связано улучшение
качества жизни и улучшение качества
ресурса геологического пространства.
В класс биологических
воздействий объединяются техногенные
воздействия биологической, точнее
микробиологической, природы, которые
произвольно или непроизвольно вызываются
человеком. Биологические техногенные
воздействия оказывают влияние только
на вещественные элементы геологической
среды: горные породы и подземные воды
и не влияют непосредственно на рельеф
и геодинамические процессы. Среди
них выделяются два типа воздействий —
биологическое загрязнение и очистка
компонентов геологической среды.
Экологические
последствия биологических воздействий
выражаются либо в увеличении заболеваемости
людей инфекционными болезнями (загрязнения
либо в улучшении здоровья и качества
жизни населения (биологическая очисть
компонентов геологической среды).
Разновидности при физическом, физико-хи
мическом и химическом воздействиях
выделяются по признакам: времени
(постоянные, временные), размера (точечные,
линейные, площадные, объемные), положения
(наземные, подземные), обратимости
(обратимые, необратимые); при радиационном
типе воздействия добавляется воздействие
по виду радионуклидов, при биологическом
— по виду микроорганизмов.
Биоиндикация загрязнений
Часто более чувствительными индикаторами
загрязненности являются живые организмы.
Уже давно известно, что на загрязнение
атмосферного воздуха чутко реагируют
зеленые мхи и лишайники, в особенности
эпифитные виды. На высокой чувствительности
лишайников к токсичным веществам основан
широко распространенный способ
лихеноиндикации загрязнения атмосферы.
Мох, ежегодно вырастая приблизительно
на 1 мм, за десятилетия накапливает
достаточную информацию о распределе
нии
металлов во времени. В условиях одинаковой
загрязненности атмосферы один и тот же
вид лишайника, в зависимости от возраста,
содержит разное количество металлов.
В условиях же чистой атмосферы при
глобальном переносе загрязнителей
разновозрастные лишайники характеризуются
примерно одинаковым химическим составом
атмосферных загрязнителей.
Болезненно реагируют на промышленные
загрязнения атмосферы хвойные деревья.
Установлено, например, что на иглах ели
образуется слой воска, толщина которого
пропорциональна содержанию в воздухе
двуокиси серы. Еще чувствительнее
гладиолусы, которые реагируют на
появление в воздухе малейшего количества
фтора.
Другим многообещающим биоиндикатором
являются пчелы. Причем пчелы, по мнению
ряда зарубежных ученых, могут дать
значительно больше информации о
загрязнении природной среды, чем
соответствующие службы контроля. Пчелы
приносят в улей вместе с пыльцой и
нектаром все вредные вещества, которые
в радиусе 3-4 км от улья попадают на цветы
растений, в воздух, водоемы и почву.
Анализ цветочной пыльцы позволяет
определить качество природной среды.
Индикаторами загрязнения водоемов
являются пресноводные беспозвоночные
(брюхоногие моллюски, жуки, клопы). При
этом различные животные накапливают
металлы избирательно: брюхоногие
моллюски (речные улитки) — магнии и
свинец, клоп-гладыш отдает предпочтение
цинку, а жук-плавунец — меди.
Если в воде содержание детергентов
составляет 1 мг/л, происходит замор рыбы.
Заслуживает внимания и использование
в качестве индикаторов загрязнения
различных видов грибов. Так, учеными
двух институтов АН Украины (Микробиологии
и вирусологии и Ядерных исследований)
экспериментально установлено повышенное
накопление грибами радионуклидов.
Темноцветные грибы накапливают в своем
теле в 1500 раз больше стронция-90, чем
окружающие растения.
Таблица
4.3. Классификация степени техногенного
нарушения природных экосистем
Таблица
4.4. Интегральная типология экологического
состояния территории (по Глазовскому,
Коронкевичу, Кочурову)
Соседние файлы в папке Геоэкология
Антропогенное воздействие на биоту
Реально в наше время ощущается антропогенное воздействие на растительные и животные объекты, в т.ч. человека, например в промышленных районах большоrо количества вырабатываемой энерrии. Оно здесь столь велико, что соизмеримо с интенсивностью излучения Солнца на эту же площадь. Поэтому образуются «острова тепла» и формируется особый микроклимат. Это характерно для меrаполисов. Общебиолоrический раздражитель для людей шум. Он в определенных условиях может влиять на все системы орrанизма (включая нервную, зрение, вестибулярный аппарат, пищеварение, обмен веществ и т.п.). При очень высоком шуме (порядка более 110 дБ) возникает звуковое опьянение. Кроме интенсивности звука, эколоrически значима и ero частота. Внезапные резкие звуки переносятся особенно тяжело, если они имеют высокую частоту (диапазон 1 – 4 кГц для человека). Большой шум создается при работе транспорта, в т.ч. авиационного, а также при старте космических ракет, при выстрелах и взрывах. Инфразвук большой мощности может вызвать остановку сердца. Антропогенные инфразвуки создают ощущение психологического дискомфорта, развивают безотчетное чувство страха не только у человека, но и животных. Близким к шумовому является вибрационное загpязнение. Поэтому на живые орrанизмы вибрация оказывает также неrативное воздействие. У человека развивается особая вибрационная болезнь. В связи с интенсивным развитием электронных систем управления возникает электромагнитное загрязнение, порой превышающее фоновое излучение в сотни раз. Неионизирующие излучения поглощаются биологическими объектами. Это сначала ведет к нарушению к нарушению функционирования соответствующих opгaнов, а иногда возникают очаги локального распада биологических тканей. Мощными антропогенными источниками электромаrнитноrо излучения являются современные линии электропередач (ЛЭП), телерадиоцентры и ретрансляторы, радиолокаторы, радиотехническое и радиотрансляционное оборудование систем управления воздушным движением, навигацией и посадкой в авиации, другие гражданские и военные устройства и объекты.
Источниками ионизирующеrо излучения являются предприятия атомной промышленности и энергетики и другие учреждения, использующие радиоактивные препараты и изотопы, приборы медицинской рентгеновской диагностики, а также ядерные взрывы. Поэтому обострилась проблема воздействия ионизирующих излучений на человека и др. живые организмы. Последствиями воздействия этих источников является снижение биологическоrо разнообразия (даже уничтожение видов живых существ), ведущее к потере устойчивости и разрушению природных экосистем всех уровней. В связи с этим возникает необходимость организации комплексного мониторинга их изменения и предупреждение кризисных экологических ситуаций.
Техногенные воздействия на биоту
Продолжающееся увеличение численности населения и рост потребления ресурсов биосферы сопровождается разрушением биологического разнообразия Земли в двух взаимно усиливающих друг друга направлениях:
— с одной стороны, живая оболочка планеты становится меньше по площади и объему – природные экосистемы замещаются антропогенными территориями, уменьшается численность и сокращаются ареалы видов и популяций;
— с другой стороны, утрачивается видовое и внутривидовое разнообразие, происходит упрощение и гомогенизация живого покрова, нарушается структурно-функциональная организация оставшихся природных систем.
Доклады о состоянии окружающей природной среды последних лет (Global Biodiversity Outlook 2, 2006; Millennium ecosystem assessment, 2005; Global Environment Outlook 4, 2007) констатируют высокие темпы сокращения биоразнообразия на всех уровнях организации – от генетического разнообразия внутри отдельных популяций до разнообразия видов и экосистем.
С 1600 года зарегистрировано исчезновение более 1000 видов животных и растений. В настоящее время, согласно данным Международного Союза Охраны Природы из оцененных 40 тыс. видов под угрозой исчезновения находится 40%.
В Красную книгу Украины (2009) внесено 826 видов растений и грибов, и 542 вида животных.
Важнейший фактор нарушения структуры природных экосистем – инвазии чужеродных видов, которые приводят к радикальным перестройкам структуры экосистем и их функционирования. Примеры – гребневик мнемиопсис.
Из-за исчезновения местных уникальных форм и инвазии чужеродных организмов состав биотических сообществ Земли становится все более гомогенным – стираются различия видового состава, утрачиваются уникальные адаптации живой природы на видовом и ценотическом уровнях.
Масштабные процессы разрушения биоразнообразия влекут за собой деградацию его функций.
Основные функции биоразнообразия, необходимые для поддержания жизни на планете и для существования человека, т.е. ресурсные функции:
1. средообразующая – поддержание биосферных процессов на Земле и формирование благоприятных для жизни человека условия (чистый воздух, чистая вода, плодородие почв, устойчивый климат);
2. продукционная – создание биологической продукции, используемой в качестве продуктов питания, энергоресурсов и сырья для многих отраслей экономики;
3. информационная – хранение накопленной в ходе эволюции информации (включая генетическую) о структуре и функционировании биологических систем;
4. духовно-эстетическая – влияние живой природы на развитие культуры, мировоззрения человека, эстетическая и этическая ценность живой природы.
Сегодня промышленное использование продукционной функции природных экосистем осталось лишь в двух отраслях – рыболовстве и лесном хозяйстве. По данным FAO доля этих отраслей в мировом экспорте составляет всего по 1-2%. Однако есть еще и внутренне потребление стран.
Вылов рыбы в мире устойчиво рос до 90-х и затем стабилизировался на уровне около 90 млн. тонн в год.
Причина прекращения роста – истощение запасов рыбы и беспозвоночных в основных рыбопромысловых регионах. Происходит смещение зон ловли в другие регионы и глубины, ловится менее ценная рыба.
В настоящее время устойчивый уровень эксплуатации мировых рыбных запасов превышен. Сегодня 80% рыбопромысловых популяций эксплуатируются полностью или чрезмерно, и лишь оставшиеся 20% популяций, слабо и умеренно эксплуатируемые, могут дать прибавку на улов. К настоящему времени около 30% видов морских промысловых рыб и беспозвоночных из-за чрезмерной эксплуатации оказались в состоянии коллапса (т.е. их уловы составляют менее 10% от максимальных величин), и при сохранении современных тенденций промысла к середине нынешнего века 80% ресурсных видов утратят свое промысловое значение.
Десять тысяч лет назад до начала развития сельского хозяйства леса занимали почти 60% суши. Сегодня они занимают 27%.
Большая часть сохранившихся лесов (53%) представлены вторичными древостоями, сформированными на месте вырубок и гарей, 11% лесной площади представлено лесопосадками и полуестественными лесами, и лишь 36% лесов можно считать коренными или малоизмененными (Global Forest Resources Assessment, 2005).
Основные страны обладатели крупных лесных ресурсов – Россия (20% мировой лесной площади), Бразилия и Канада – 12,1 и 7,8% соответственно.
Основные функции природных биосистем следующие:
1. Поддержание биогеохимического циклов веществ;
2. Поддержание газового баланса и влажности атмосферы;
3. Стабилизация климатических показателей;
4. Формирование устойчивого гидрологического режима территорий и самоочищение природных вод;
5. Формирование биопродуктивности почв и защита их от эрозии;
6. Уменьшение интенсивности экстремальных природных явлений (наводнений, засух, жары, ураганов и др.) и ущерба от них;
7. Биологическая переработка и обезвреживание отходов (рекультивация);
8. Биологический контроль структуры и динамики биотических сообществ и отдельных видов, имеющих важное хозяйственное и медицинское значение.
Основной современных представлений о механизмах природной регуляции среды, как необходимого условия существования человечества, являются, с одной стороны, концепции биосферы В. И. Вернадского, Геи Дж. Лавлока, биотической регуляции среды Горшкова, а с другой – опыт классических экологических исследований регуляторных механизмов внутри популяций, видов, экологических сообществ и экосистем.
