Факторы возникновения неустойчивость в биосфере

К природным факторам возникновения неустойчивости в биосфере относят вулканизм, резкое усиление солнечной активности, изменение угла наклона оси вращения Земли, глобальные колебания климата в геологическом прошлом, метеоритные атаки, перемагничивание Земли.

К антропогенно-природным факторам возникновения неустойчивости в биосфере относятся глобальные изменения климата и их региональные последствия. Метеорологические данные указывают на рост средней температуры поверхности Земли (так, например, в России среднегодовая температура приземного воздуха выросла за последние 100 лет на 1 ºС). Однако в ряде регионов (юг США, Бразильская Амазония) происходит некоторое похолодание. Увеличивается частота экстремальных погодных явлений и их интенсивность (штормы, наводнения, засухи, зимние оттепели и т. д.).

Глобальные изменения климата многие учёные соотносят с ростом в атмосфере концентрации так называемых парниковых газов (углекислого газа, метана, закиси азота и др.). В Четвертом оценочном докладеМежправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) сделан вывод, что с вероятностью 90% происходящие изменения климата имеют антропогенный характер. Ряд исследователей отмечает, что Земля и раньше испытывала глобальные климатические изменения, переживая похолодание и потепление, но темп изменения средней температуры в наше время действительно велик. Есть точка зрения, отрицающая антропогенное влияние на климат.

Ещё одной глобальной проблемой является изменение озонового слоя. В озоновом слое Земли происходит падение концентрации озона, что связывается с антропогенным воздействием, выделением фреонов. (Есть и гипотезы, указывающие на естественный характер образования «озоновых дыр»).

Проблемы снижения биоразнообразия также относят к природно-антропогенным факторам снижения устойчивости в биосфере. Биологическое разнообразие (или биоразнообразие) понимается как разнообразие жизни во всех ее проявлениях, как совокупность трёх элементов - разнообразия генетического (разнообразия генов и аллелей), видового и разнообразия экосистем (такое понимание закреплено в таком международном документе, как Конвенция ООН о биологическом разнообразии).

Каждый вид, независимо от степени его полезности для человека, представляет ценность, каждый вид обладает неповторимым набором генов, сложившимся в процессе эволюции, поэтому охране подлежит весь генофонд биосферы. Основные причины снижения биологического разнообразия – это уничтожение или нарушение среды обитания; промысел (охота), интродукция чуждых видов, прямое уничтожение с целью защиты сельскохозяйственной продукции, случайное уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, на ЛЭП и др.), загрязнение окружающей среды. Кроме того, уничтожение одного вида может повлечь за собой исчезновение ещё нескольких.

Как известно, природные ресурсы - это совокупность природных объектов и явлений, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества, повышению качества жизни[13]. Это почвенный покров, полезные дикие растения, животные, полезные ископаемые, вода (для водоснабжения, орошения, промышленности, энергетики, транспорта), благоприятные климатические условия (главным образом тепло и влага), энергия ветра и т.д. Возобновимыми считают биологические ресурсы (животные и растения), а также некоторые минеральные (соли, отлагаемые в озёрах, например). Темпы использования возобновимых ресурсов должны согласовываться со временем, необходимым для их восстановления. К невозобновимым относят большую часть минеральных ресурсов. Относительно возобновимыми ресурсами называют почвенные и лесные. Некоторые природные ресурсы обладают свойствами возместимости и заменяемости. Возобновление природных ресурсов – их естественное восстановление со временем или культивация. Некоторые природные ресурсы возобновимы количественно, но невосстановимы (невозобновимы качественно)[14].

Для проведения комплексной оценки остроты проблем исчерпания природных ресурсов соотносят показатели интенсивности использования и потенциальных запасов. Современное состояние возобновимых ресурсов связано с рядом проблем – исчезновением ряда видов животных и растений (около 400), ежегодным сокращением площади лесов и ухудшением структуры земельного фонда, одновременным увеличением водопотребления и загрязнения вод.

К антропогенным факторам возникновения неустойчивости в биосфере относят загрязнение окружающей среды и генную инженерию. Под загрязнением понимают привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для неё физических, химических, информационных или биологических агентов, либо превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентрации данных агентов в среде, ведущее к отрицательным последствиям[15]. Загрязнение может быть природным (извержение вулкана, землетрясение и поступление веществ через земную кору и др.) и антропогенным (связанным с деятельностью людей).

Промышленность является главным источником химического загрязнения среды. Важнейшие загрязнители - углеводороды, тяжёлые металлы, а также синтетические волокна, пластмассы. Другими крайне ядовитыми веществами являются детергенты (синтетические моющие средства) а также диоксины (полихлорированные полициклические соединения).

В основе загрязнения атмосферы лежит техногенное загрязнение. Важнейшие источники загрязнения атмосферы - это тепловые электростанции, черная и цветная металлургия, химическое производство, а также выбросы автотранспорта. Основные загрязняющие вещества – угарный газ, двуокись серы, другие газы и аэрозоли (хлор, фтор, твёрдые частицы углерода, золы, кремнезёмной и цементной пыли). К экологическим последствиям загрязнения атмосферы относят смог, рост заболеваемости населения, глобальное потепление, нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей.

Гидросфера загрязняется нефтью и нефтепродуктами, детергентами, тяжёлыми металлами, радиоактивными элементами, пестицидами и др. Главные источники поступления этих загрязнителей связаны со сточными водами (промышленными, сельскохозяйственными, коммунальными). Основные пути загрязнения вод нефтью и нефтепродуктами среды таковы: естественный выход в районах месторождений, нефтедобыча, транспортировка, переработка, использование в качестве топлива и промышленного сырья. Детергенты применяются в промышленности, на транспорте, в коммунальной сфере. Среди тяжёлых металлов (а к ним относятся химические элементы с атомной массой свыше 50 а.е.м., например, ртуть, свинец, цинк, медь, олово) наибольшую опасность для водных экосистем представляет ртуть и её соединения, особенно метилртутные. Загрязнение воды пестицидами происходит не только как результат прямого внесения в водоёмы при использовании для борьбы с вредителями, но при поступлении воды, стекающей с поверхности обработанных ядохимикатами сельскохозяйственных и лесных угодий. Также это возможно при сбросе отходов предприятий-изготовителей, при транспортировке и хранении. Загрязнение водоёмов соединениями азота и фосфора связано, в первую очередь, с сельскохозяйственными стоками, стоками с животноводческих ферм и канализационными.

Экологическими последствиями загрязнения гидросферы являются евтрофикация водоемов, нарушение устойчивости экосистем, накопление химических токсикантов в биоте, микробиологическое загрязнение прибрежных районов, истощение поверхностных водоемов.

Почва загрязняется такими веществами, как металлы и их соединения, радиоактивные элементы, удобрения и пестициды. Во многом загрязнение почвы связано с химизацией сельского хозяйства. При использовании минеральных удобрений важно соблюдать сроки их внесения, чтобы растение успело «переработать» их. Использование органических удобрений, например, отходов животноводства, позволяет снизить объём применения минеральных удобрений. Но в случае несоблюдения технологии использования органические удобрения могут стать источником загрязнения патогенными микроорганизмами и семенами сорных трав.

Пестициды стали широко применять с 1940 годов. Эти токсичные соединения долго не разлагаются, некоторые сохраняются до 10 лет и более. Их вред усугубляется тем, что они могут переноситься на большие расстояния (их находили в Гренландии и Антарктиде), после внесения в почву могут поступать на значительную глубину вниз по профилю. Один из самых печально известных пестицидов – ДДТ, д ихлор д ифенил т рихлорметилметан. Это инсектицид, который применялся против комаров, саранчи, вредителей хлопка, сои, арахиса. Именно этому соединению была посвящена книга американского учёного и писательницы Рейчел Карсон «Безмолвная весна» (Rachel Carson, «Silent spring»).

Часто при обсуждении проблем загрязнения окружающей человека среды употребляют термин «ксенобиотики». Это чуждые для живых организмов химические вещества. Они не входят в естественный биотический круговорот. Иногда могут быть токсичны или образовывать токсичные соединения в результате биотрансформации, например, приводя к возникновению новообразований, снижению иммунитета, нарушению обмена веществ и т.д. К ксенобиотикам относятся фреоны, пластмассы, полициклические и галогенированные ароматические углеводороды, некоторые свободные металлы.

Генная инженерия включает технологии, позволяющие получить рекомбинантные РНК и ДНК, выделить гены из организма, провести с ними определённые манипуляции, ввести их в другие организмы. Целью генной инженерии является получение заданных качества организмов. Таким методом получают ценные медицинские препараты, например, жизненно необходимый диабетикам инсулин; это перспективный способ производства вакцин.

В сельском хозяйстве с помощью технологии рекомбинантной ДНК можно получать сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам. Уже удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур, которые получили название генетически модифицированных.

Использование методов генной инженерии получило значительный общественный резонанс, идёт широкая дискуссия с вовлечением правительственных комиссий, учёных, неправительственных организаций и иных сил. Существует точка зрения, утверждающая, что генетически модифицированные организмы (ГМО) безопасны для человека[16], однако есть противоположное мнение[17]. Сторонники ГМО полагают, что с этой технологией связано решение мировой продовольственной проблемы.

Имеются исследования, указывающие на возможность воздействия ГМО на окружающую природную среду. Так, культивирование генетически модифицированных растений, по мнению ряда учёных, может влиять на биологическое разнообразие (например, благодаря вытеснению естественных видов, менее устойчивых к известным факторам среды; также благодаря токсичности для животных), может наблюдаться «утечка» трансгенов (перенос генетического материала дикорастущим и немодифицированным культурным растениям)[18].

Генная инженерия растений быстро развивается. Первое трансгенное растение появилось в 1984 году, а через два года в США и во Франции уже проводились полевые испытания. В 2002 году около 4,5% всех пахотных площадей мира были заняты трансгенными растениями, в основном соей, хлопком, кукурузой и рапсом. Безусловно, в этой сфере необходима проработанная законодательная база. Ещё в 1992 г. на Конференции в Рио-де-Жанейро большинство стран мира подписало Конвенцию о биологическом разнообразии, частью которой стал Картахенский протокол по биобезопасности - уникальный международный документ, регулирующий мировой рынок ГМО. Национальное законодательство, в частности, устанавливает необходимость маркировки продукции с содержанием ГМО. В России необходимо применять соответствующую маркировку, если содержание ГМО выше 0,9% (такой же стандарт в ЕС).

Литература

1. Арманд А.Д. Механизмы устойчивости геосистем. М. 1992.

2. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М. 1988.

3. Бродский А. К. Общая экология. М., 2008.

4. Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. М. 1983.

5. Капра Ф. Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем. К.,:София, М.: ИД Гелиос, 2002.

6. Лебедев В.Г. Продовольственная безопасность и трансгенные продукты // Россия в окружающем мире. Аналитический ежегодник. М. 2004.

7. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы. СПб, 1998

8. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986.

9. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская ИН, Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении, М., 2006.

10. Хакен Г. Информация и самоорганизация. М.: Мир. 1991.