Деградация природных экосистем и ландшафтов. Проблемы деградации экосистем. История, причины, параметры. Влияние форм собственности на процесс природопользования. Причины ухудшения окружающей природной среды Смотреть что такое "окружающей среды деградация

Интенсификация человеческой деятельности ведет к изменению ландшафтов на всей территории планеты. Нарушение экосистем биосферы характеризуется тем, что на планете осталось только около 28% площади (не считая материковых льдов), не затронутой хозяйственной деятельностью. Из 150 млн км 2 площади суши под прямым контролем человека находится около 50 млн км 2 (агропромышленные комплексы, города, полигоны, коммуникации, добыча ископаемых и т.д.).

В таблице 5.4 представлены масштабы нарушенных экосистем Земли, на которых весь процесс естественных природных процессов сопряжен с воздействием антропогенной деятельности человека.

Площади с нарушенными экосистемами (Промышленная экология..., 2009)

Таблица 5.4

Континент	Общая площадь, млн км 2 (примерно)		Территория, %
		ненарушен- частично ная нарушенная		нарушенная
С. Америка
Ю. Америка
Австралия

Доля земель России, полностью измененных в процессе хозяйственной деятельности (Никаноров, Хоружая, 2001)

Таблица 5.5

Тайга: 0,84 Вырубки, пожары, добыча

Северная минерального сырья,

Что касается России, то ее территория является мощным компенсатором глобальных нарушений биосферы: большая степень сохранности природных экосистем (15%). При этом чрезвычайно важно представлять масштабы трансформации природных экосистем России (табл. 5.5). В связи с большим числом населяющих ее биологических видов и высокой степенью их сохранности Россия вошла в «восьмерку экологически доминирующих стран» (Brown, 1997), поэтому территорию Российской Федерации можно считать регионом стабилизации биосферы (Данилов-Данильян, Лосев, 2000).

Кроме того, одним из факторов, являющихся причиной возникновения ряда изменений в природных экосистемах в ближайшем будущем и все более активно проявляющееся в последнее время является изменение климата (табл. 5.6).

Прогноз изменения растительных сообществ в условиях потепления климата в XXI в. (Величко и др., 1991)

Таблица 5.6

Современная растительность	2020-2030-е гг.		конец XXI в.
	Увеличение численности кустарников и термофильных трав	Распространение кустарниковых тундр за счет моховых	Расселение древесных пород, сдвиг к северу границы леса
Березовая и еловая лесотундра	Увеличение численности деревьев за счет местного банка семян	Увеличение площади участков лесов и редколесий	Увеличение сомкнутости лесных сообществ, на юге - проникновение термофильных лесных элементов
Темнохвойная европейская	Увеличение численности березы и осины в коренных ценозах	Увеличение роли термофильных элементов	На юге - иммиграция широколиственных пород
Хвойно-широко- лиственные леса	Увеличение численности термофильных трав, березы и осины в коренных ценозах, увеличение численности дуба и других широколиственных пород в подросте. Возможно снижение численности ели у южной границы ареала	Увеличение численности широколиственных пород. Постепенное сокращение численности ели вплоть до ее выпадания на юге ареала	Постепенное сокращение численности бореальных элементов и преобладание широколиственно-лесных видов трав, деревьев и кустарников
Широколиственные леса	Увеличение численности термофильных видов (трав, подроста, деревьев и кустарников)		Иммиграция граба и бука со спутниками на восток от их современных ареалов

Современная растительность	2020-2030-е гг.		конец XXI в.
Широколиственная лесостепь	Увеличение численности деревьев (за счет местного банка семян), расселение их на степных участках	Продолжение процессов, начавшихся в 2020-2030-х гг.	Иммиграция граба и его спутников в центральные и восточные районы лесостепи
	Расселение деревьев из речных долин и посадок, увеличение их численности		Иммиграция термофильных растений с запада
Полупустыня	Увеличение численности злаков и других мезофитов за счет местного банка семян. Сокращение ценотической роли полыни	Продолжение процессов, начавшихся в 2020-2030-х гг. Вблизи северной границы зоны - начало расселения мезофильных степных видов	Иммиграция степных видов
	Увеличение численности злаков и других мезофитов за счет местного банка семян. Сокращение ценотической роли эдификаторов пустынных ценозов.	Продолжение процессов, начавшихся в 2020-2030-х гг.	Формирование мезофитных растительных сообществ видами местной флоры ельных, на севере возможно участие иммигрантов

Примечание: к числу спутников граба и бука относятся липа крупнолистная, клен явор, черешня, бересклет европейский, дерен красный.

В целом антропогенное воздействие ведет к ряду изменений.

Сокращение площади лесов. Леса - важнейший фактор в экологическом равновесии биосферы, один из основных источников кислорода на Земле, аккумулятор солнечной энергии и биологической массы. Лесной покров очищает околоземную атмосферу, регулирует температурный режим и сток воды, защищает почву от эрозии и является источником разнообразного сырья и питания людей. Леса располагаются следующим образом: сразу от тундры к югу начинаются обширные вечнозеленые хвойные леса, в более южных районах располагаются лиственные (листопадные), далее следуют вечнозеленые, а также сбрасывающие листву (на период засух) тропические леса. Лесные экосистемы являются самыми распространенными и наиболее ценными среди всех типов наземных экосистем. По оценке ООН, общая лесная площадь составляет более 4 млрд га, или 30% площади суши. Запасы растительной массы в лесных экосистемах составляют 82% фитомассы планеты, т.е. более 1500 млрд т. Доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14-15%, тропических - 55-60%.

Рис. 5.6.

Влажные тропические леса играют огромную роль в поддержании кислородного баланса на планете. Эти леса обеспечивают среду обитания примерно половине всех известных современной науке видов. В лесах произрастает более 1 тыс. видов деревьев, кустарников и лиан, под пологом которых находятся многолетние и однолетние травянистые растения, мхи, лишайники, плауны, хвощи, папоротники, грибы.

В процессе фотосинтеза леса производят ежегодно огромное количество (около 100 млрд т органической массы). Средняя ежегодная продуктивность этих лесов в виде органического вещества составляет 28 т/ га, тогда как смешанные леса умеренных широт продуцируют до Ют/ га. Проблема заключается в том, что эти леса уничтожены уже на 40%. Основными причинами обезлесения являются распашка лесных земель под сельхозугодья, увеличение спроса на древесное топливо, промышленная вырубка лесов, осуществление крупномасштабных проектов.

Ежегодно в мире теряется 15-20 млн га тропического леса, что эквивалентно половине площади Финляндии. В последнее десятилетие темпы обезлесевания составляют в среднем 1,8% в год. Наибольшие потери понесли 10 стран мира, в числе которых Бразилия, Мексика, Индия и Таиланд. Если уничтожение тропических лесов будет продолжаться такими же темпами, то через 30-40 лет их уже не останется на Земле. Из-за исчезновения тропических лесов количество кислорода в атмосфере уменьшается ежегодно на 10-20 млрд т. Возникает опасность нарушения баланса кислорода.

Деградация почв. К явлениям деградации почв относятся: дегумификация почв (потеря почвами гумуса); промышленная эрозия почв (отчуждение почв городами, поселками, дорогами, линиями электропередач и связи, трубопроводами, карьерами, водохранилищами, свалками и т.д.); водная и воздушная эрозия (дефляция) почв (разрушение верхних слоев почвы под действием воды и ветра); вторичное засоление почв (результат неправильного орошения минерализованными или пресными водами); затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ (затопление пойменных и надпойменных террас; подъем уровня грунтовых вод и подтопление почв; абразия берегов и засоление дельт); загрязнение почв промышленное, сельскохозяйственное, радиоактивное и др.

Предельным случаем деградации земель является опустынивание - совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к разрушению равновесия в экосистемах и к деградации всех форм органической жизни на конкретной территории.

Исчезновение видов животных и растений. Деградация и разрушение местообитаний ведет к деградации животного мира, их населяющего. За 2000 лет нашей эры исчезло 270 видов млекопитающих и птиц и одна третья часть из них - за прошлый век (среди них пиренейский горный козел, берберский лев, японский волк, сумчатый волк). С 1970 по 2004 г. биоразнообразие Мирового океана уменьшилось на Уз, а в пресных водоемах на 55%. Поголовье тигров на планете за 100 лет снизилось на 95%. Считается, что в настоящее время под угрозой уничтожения находится более трех четвертых всех видов птиц и одна четверть млекопитающих.

Среди основных факторов, угрожающих сегодня существованию животных, выделяют следующие (Банников и др., 1985):

• - разрушение местообитаний: вырубка лесов, вспашка целины, осушение болот, строительство городов, дорог, промышленных предприятий;
• - строительство плотин и регулирование стоков рек, что блокирует места нереста рыб, тепловые и химические загрязнения водоемов;
• - переэксплуатация (чрезмерная добыча) грозила уничтожением видов животных и прежде. В настоящее время существует угроза перелова, чрезмерной добычи животных и рыб, особенно в развивающихся странах, на долю которых приходится 90% экзотических видов, уничтожаемых рьяными коллекционерами;
• - интродукция чужеродных видов, которые становятся конкурентами за пищу и убежища, или уничтожают местных животных и птиц - некоторых пресноводных рыб, рептилий, амфибий и млекопитающих;
• - потеря, сокращение или ухудшение кормовой базы, главным образом для млекопитающих, особенно для крупных кошачьих (тигр на Дальнем Востоке), оленей и прочих копытных (конкурентов домашнего скота на пастбищах), а также водных млекопитающих (выдра, выхухоль) в результате загрязнения водоемов пестицидами, что приводит к сокращению их кормовой базы;
• - уничтожение диких животных для защиты сельскохозяйственных растений, домашних животных и животных - объектов промысла: уничтожаются крупные кошки, выдры, тюлени, крокодилы, некоторые хищные птицы, некоторые виды обезьян, слоны;
• - случайная добыча при охоте и различных видах хозяйственной деятельности: при ловле рыбы, креветок и других промысловых организмов гибнут тысячи черепах, ластоногих, мелких китообразных, морских птиц, ондатр, бобров, выдр, которые попадают в ловушки для рыб, в сети, тралы, ставные невода. Несколько сот миллионов животных ежегодно гибнет на автострадах (это больше, чем в результате охоты);
• - прямое воздействие на животных (отлов, отстрел, гибель птиц и насекомые на дорогах под колесами автотранспорта, а также при проведении полевых работ, поражение птиц при контакте с проводами и опорами линий электропередач, гибель животных в разливах нефти).

Потеря (сокращение ) биологического разнообразия в среде живой природы является серьезной проблемой. Обобщенно, биологическое разнообразие в странах мира в восьмерке экологически доминирующих стран мира представлено в табл. 5.7.

Таблица 5.7

Состояние биологического разнообразия в восьмерке экологически доминирующих стран (Глазовский, 2002)

	Доля видов растений, % от общемирового числа	исчезающих растений	Доля исчезающих видов растений, % от числа видов в стране	исчезающих видов животных
Германия
Индонезия
Бразилия

Исторически генофонд сложился в результате длительной эволюции и обеспечил приспособление человеческих популяций к широкому спектру природных условий. Потеря этого разнообразия помимо прямого биоэкологического ущерба повлечет еще и серьезный ущерб для общечеловеческого культурного наследия, принадлежащего в равной степени как ныне живущим, так и следующим поколениям людей. Каждый вид живого связан с другими видами. Нередко за исчезновением вида в экосистеме всегда тянется цепочка перестроек во всей системе.

Сегодня в контексте концепции зеленой экономики принято оценивать роль природных экосистем в целом как вид природного капитала, который оказывает человечеству целый ряд экосистемных услуг (табл. 5.8).

Сегодня в мире предпринимаются попытки рассчитать интегральные агрегированные индексы устойчивости природы, базирующиеся на экологических параметрах. По мнению С.Н. Бобылева, эти показатели позволяют оценить тенденции в экологически устойчивом развитии.

Изменения численности ряда видов являются одним из важных показателей экологического состояния планеты. Всемирным Фондом Дикой Природы (WWF) предложен индекс живой планеты для оценки состояния природных экосистем планеты. Расчет проводится на основе динамики численности 9014 популяций 2688 видов млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных и рыб, представляющих различные биомы и регионы. Индекс живой планеты измеряет природный капитал лесов, водных и морских экосистем и рассчитывается как среднее из трех показателей: численность животных в лесах, в водных и морских экосистемах. Каждый показатель отражает изменение популяции наиболее представительной выборки организмов в экосистеме. Согласно графику (рис. 5.7), за последние 30 лет человечество вышло за пределы восстановительных возможностей биосферы, о чем свидетельствует уменьшение индекса живой планеты на 33%.

Таблица 5.8

Классификация экосистемных услуг (Millennium..., 2005)

Обеспечивающие услуги - продукты, получаемые от экосистем
Продовольствие	Широкий набор пищевых продуктов, получаемых из растений, животных и микроорганизмов
Пресная вода	Люди получают пресную воду из экосистем. Поскольку вода необходима для существования жизни
	Материалы, включающие древесину, хлопок, шерсть, шелк и т.д.
	Дерево, биологические материалы (навоз и т.д.)
Генетические ресурсы	Гены и генетическая информация, используемые для выращивания растений и животных, и биотехнологии
Регулирующие услуги	Выгоды, получаемые от регулирования экосистемных процессов
Регулирование качества воздуха	Экосистемы, с одной стороны, выделяют химические соединения в атмосферу, а с другой - удаляют их из атмосферы, воздействуя на многие аспекты качества воздуха
Регулирование	Экосистемы воздействуют на климат как локально, так и глобально
Регулирование воды	Продолжительность и величина водного стока, наводнений и пополнение запасов воды в подземных водоносных системах
Регулирование эрозии	Растительный покров играет важную роль в сохранении почвы
Очистка воды и сточных вод	Экосистемы обеспечивают фильтрацию и удаление из воды органических загрязнений
Культурные услуги - нематериальные выгоды, которые люди получают от экосистем посредством духовного обогащения, развития познавательной деятельности, рекреации, эстетического опыта, рефлексии
Культурное разнообразие	Разнообразие экосистем является одним из факторов, влияющих на разнообразие культур

Духовные и религиозные ценности	Многие религии приписывают религиозные и духовные ценности экосистемам и их компонентам
Система знаний	Экосистемы оказывают влияние на типы систем знаний
Образовательные ценности	Экосистемы, их компоненты и процессы обеспечивают основу как для формального, так и для неформального образования
Эстетические ценности	Красота и эстетические ценности в различных свойствах экосистем
Рекреация и экотуризм	Выбор места для проведения досуга на основе характеристик ландшафта
Поддерживающие услуги - услуги, необходимые для поддержки всех других экосистемных услуг
Почвообразование	Многие обеспечивающие услуги зависят от плодородности почв и скорости почвообразования
Круговорот питательных веществ	Множество питательных веществ, необходимых для жизни, циркулируют в экосистемах
Круговорот воды	Вода циркулирует по экосистемам и является жизненно необходимой для живых организмов
Фотосинтез	В процессе фотосинтеза продуцируется кислород, необходимый многим живым организмам

Рис. 5.7.

Основные причинно-следственные связи взаимоотношения человека и экосистем приведены на рис. 5.8.

Рис. 5.8.

WWF также разработало достаточно конструктивный показатель - «экологический след». Данный подход позволяет вычислить меру потребления человечеством ресурсов и услуг биосферы и соотнести это потребление со способностью Земли к их воспроизводству или биоемкостью в эквивалентах площади биологически продуктивной земли и площади моря, которые необходимы для производства этих ресурсов и поглощения образующихся отходов, а потребление энергии - в эквивалентах площади, необходимой для абсорбции соответствующих выбросов СС>2 (рис. 5.9).

Экологический след, приходящийся на одного человека, представляет собой сумму шести слагаемых: площадь пашни для выращивания потребляемых человеком зерновых, площадь пастбищ для производства продукции животноводства, площадь лесов для производства древесины и бумаги, площадь моря для производства рыбы и морепродуктов, занятая под жилье и инфраструктуру территория, площадь лесов для абсорбции выбросов СО2, образующихся при душевом потреблении энергии. Метод позволяет сравнить фактическое давление общества на природу и возможное с точки зрения потенциальных запасов природных ресурсов и ассимиляционных процессов.

Рис. 5.9.

По расчетам WWF в настоящее время фактическое давление населения планеты на 30% превышает ее потенциальные возможности (рис. 5.10). За период 1970-1997 гг. экологический след возрос на 50%.

Сегодня экологический след среднего потребителя из развитых стран мира в 4 раза превышает соответствующий показатель потребителя из стран с низкими душевыми доходами. Вероятно, это является следствием ряда факторов, один из которых - возможность импортировать ресурсы из более бедных стран, способствуя тем самым деградации их биоразнообразия и одновременно снижая нагрузку на сохранившееся биоразнообразие и экосистемы в своем собственном «дворе».

Содержание статьи

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ, процесс, в результате которого снижается способность экосистем поддерживать постоянство качества жизни. Экосистема в самых общих чертах может быть определена как взаимодействие живых организмов с их окружением. Результаты такого взаимодействия на суше – это обычно устойчивые сообщества, т.е. совокупности животных и растений, связанных друг с другом, а также с ресурсами почвы, воды и воздуха. Область науки, изучающая функционирование экосистем, называется экологией.

Природа экосистемных взаимодействий варьирует от чисто физических, таких, как влияние ветров и дождей, до биохимических, к которым можно отнести, например, обеспечение метаболических потребностей разных организмов или разложение органических отбросов, возвращающее в среду те или иные химические элементы в форме, пригодной для повторного использования. Если под влиянием каких-то факторов эти взаимодействия становятся несбалансированными, то изменяются внутренние связи в экосистеме, и ее способность обеспечивать существование разнообразных организмов может значительно уменьшиться. Самая частая причина деградации окружающей среды – это деятельность человека, постоянно наносящая ущерб состоянию почв, воды и воздуха.

Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена. Чаще всего эти воздействия связаны с деятельностью человека, но иногда являются результатом природных катастроф. Так, например, извержение в 1980 вулкана Сент-Хеленс в северо-западной части США привело к глубоким изменениям ряда природных экосистем.

СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ

Поддержание нормального функционирования наземных экосистем зависит от четырех факторов: качества воды, качества почвы, качества воздуха и сохранения биоразнообразия.

Качество воды.

Жизнь в обычных ее формах зависит прежде всего от кислорода , высвобождаемого при фотосинтезе из молекул воды (H 2 O). Вода, заполняющая океаны, озера и реки, покрывает более двух третей земной поверхности. Запасы ее содержатся также во льдах полярных шапок и ледников, в виде грунтовых вод, а также в атмосфере в виде пара и мелких капель.

Избыток биогенных элементов.

О качестве воды чаще всего судят по двум показателям, а именно по концентрациям в ней растворенных соединений азота и фосфора . Оба эти элемента абсолютно необходимы для завершающей стадии процесса фотосинтеза – серии биохимических реакций, в ходе которых растения, используя энергию солнечного света, синтезируют разнообразные органические вещества, обеспечивающие их существование и рост. В «нормальных» условиях азот и фосфор встречаются в низких концентрациях и могут почти полностью потребляться растениями в ходе жизнедеятельности. Если же во внешнюю среду по тем или иным причинам этих элементов начинает поступать слишком много, то их избыток уже является загрязнением среды. Основной источник дополнительного количества азота и фосфора в пресных водах – это вымывание (дождем и тающим снегом) минеральных (неорганических) удобрений с возделываемых земель.

Накопление в экосистеме избытка биогенных элементов (прежде всего азота и фосфора) ведет к нарушению биологического равновесия, что проявляется в стремительном увеличении численности и биомассы каких-то отдельных компонентов сообщества. Однако для других видов того же сообщества возникший дисбаланс может оказаться губительным. Так, при наличии в воде озера очень большого количества биогенных элементов в нем разрастаются водоросли , и они достигают столь высокой численности, что могут истратить почти весь содержащийся в воде свободный кислород и вызвать гибель рыб (т.н. «замор»).

Бактерии.

В некоторых случаях загрязнение водоемов, используемых как место отдыха и ловли рыбы, выражается в виде значительного повышения концентрации в воде бактерий , обычно обитающих в кишечнике человека и известных под названием «кишечная палочка». Большое количество этих бактерий – убедительное свидетельство того, что в данный водоем попадают фекалии. Именно поэтому в популярных местах отдыха обычно проводят регулярные анализы проб воды в водоемах на содержание в них кишечной палочки; это содержание не должно превышать некоего допустимого предела (считается, что определенное количество таких бактерий всегда присутствует даже в чистых водах). Высокая концентрация кишечной палочки – это показатель неудовлетворительного санитарного состояния данного водоема. Загрязнение кишечными палочками может быть следствием сброса неочищенных сточных вод, поступления в водоем химических элементов, служащих пищей для бактерий, а также поверхностного стока с территории, сильно загрязненной пометом животных.

Количество воды.

Помимо качества воды, оцениваемого химическими или биологическими методами, для существования всех наземных экосистем не менее важно и само наличие воды в достаточном количестве. Когда в каком-то регионе возникает засуха, уровень грунтовых вод резко понижается, что наносит существенный вред всей экосистеме. Деревья, не способные достичь своими корнями грунтовых вод, увядают и погибают; небольшие реки и мелкие озерки высыхают, а вдоль речек, которые еще существуют и питают оставшиеся озера и созданные человеком водохранилища, происходит сильная эрозия почвы.

Иссушение тех или иных мест почти всегда есть результат деятельности человека, прежде всего – уничтожения им естественного растительного покрова. Лишенная растительности, открытая действию солнца и ветра, почва очень быстро теряет содержащуюся в ней влагу. Высыхание делает почву более уязвимой для эрозии, а эрозия, в свою очередь, снижает способность почвы поддерживать растительность и таким образом ведет к еще более сильному обезвоживанию. Другая распространенная причина понижения уровня грунтовых вод и иссушения территорий – чрезмерная эксплуатация подземных водных ресурсов (через колодцы и скважины).

Качество почвы.

98% всего продовольствия человечеству дает земля. Безлесным пространствам с богатыми почвами принадлежит ключевая роль и в пополнении водоносных горизонтов дождевыми и талыми водами. По некоторым оценкам, начиная с 1945 во всем мире значительной деградации подверглось ок. 17% (более 1,2 млрд. га) плодородных земель, причем из них примерно 9 млн. га пришли в полную негодность.

Ухудшение качества почв может происходить вследствие разных причин, но основные из них – это урбанизация и эрозия.

Первые центры урбанизации возникали там, где природные условия позволяли значительной части населения не участвовать непосредственно в производстве продуктов питания. Неудивительно, что каждый такой город был со всех сторон окружен возделываемыми землями. Однако в 20 в. по мере роста городов все большую площадь на прилегающих территориях начали занимать дороги, свалки, места захоронения отходов, водохранилища, рекреационные комплексы и, наконец, сами дома. Значительные площади превращались по сути в непроницаемые поверхности (к примеру, покрытые асфальтом); в результате дождевые и талые воды вместо того, чтобы просачиваться через почву и пополнять подземные водоносные слои, отводились в сторону, где быстро испарялись.

В настоящее время главный и повсеместно действующий фактор деградации почвы – эрозия, которая в основном есть следствие ошибок, совершаемых человеком при эксплуатации земель. В результате водной эрозии верхний слой почвы смывается в 25 раз быстрее, чем на нетронутых природных участках, а ведь именно в этом слое скапливаются органические вещества, определяющие плодородие земли. Эрозия ведет не только к потере плодородия: унесенные водой мелкие илистые частицы заполняют водохранилища, реки, озера и бухты, что совершенно меняет характер местообитаний. Способствует эрозии и практика нещадящей обработки земли, перевыпас скота, сведение лесов, засоление и прямое загрязнение химикалиями.

Под нещадящей обработкой земли понимается слишком частая вспашка, возделывание участков на крутых склонах без предварительного террасирования (формирования плоских участков – террас, окруженных валами), а также вспашка больших площадей земли, которая остается открытой для действия солнца и ветра.

Перевыпас скота и сведение лесов разрушают защищающий почву растительный покров, подвергая ее ветровой и водной эрозии. Исследования, проведенные в Африке (в Кот-Д"Ивуар), показали, что в год с одного гектара склона, покрытого лесом, сносится примерно 30 кг почвы, а с такого же склона после сведения на нем леса – уже по 138 т. Уничтожение леса и разрушение травяного покрова также приводит к химическим изменения ее состава.

Засоление – это непосредственный результат излишнего орошения в регионах, где очень высока скорость испарения влаги. Соли, всегда присутствующие в природных водах, по мере испарения воды накапливаются в почве.

Отходы современного технологически развитого общества представляют серьезную угрозу для качества почвы. Заполненные мусором котлованы и места захоронения токсичных веществ почти никогда не бывают полностью изолированы от окружающей среды. Нелегальное выбрасывание мусора на обочины дорог и вполне узаконенное, но плохо организованное захоронение токсичных отходов уже привело к потере многих тысяч гектаров сельскохозяйственных земель. Радиоактивное загрязнение, вызванное ядерной катастрофой в Чернобыле, сделало непригодными для использования огромные территории на Украине – одном из самых плодородных сельскозяйственных регионов Восточной Европы.

Меры, предпринимаемые для сохранения почв, часто оказываются недостаточными и запоздалыми. Например, в африканской стране Мали претворение в жизнь программы восстановления лесов из-за нехватки средств не успевает за темпами аридизации (иссушения) и опустынивания земель. Даже в регионах с устойчивым земледелием меры по охране почвы по-прежнему требуют вложения значительных средств. Фермеры и иные работники сельского хозяйства, чье благополучие зависит от качества почвы, на самом деле редко уделяют охране земель надлежащее внимание – ведь в краткосрочной перспективе предпринимаемые меры могут снизить плодородие и уменьшить доходы.

Качество воздуха.

Атмосфера является источником кислорода и диоксида углерода, необходимых для жизненно важных биохимических процессов. Атмосфере принадлежит также роль одеяла, которое поддерживает температуру в пределах, допускающих жизнь, и роль щита, который препятствует проникновению из космоса излучения, губительного для подавляющего большинства организмов (или, по крайней мере, значительно его ослабляет). Чтобы эти важнейшие функции атмосферы сохранялись, ее состав не должен подвергаться серьезным изменениям.

Земная атмосфера – это единая система. Методы современной метеорологии, в частности наблюдения со спутников, убедительно доказывают теснейшую взаимосвязь атмосферных явлений, ответственных за состояние погоды, на обширных пространствах земного шара. Эффект от изменения атмосферы в каком-то одном регионе в конце концов распространяется по всей атмосфере.

Изменения в атмосфере, вызванные деятельностью человека, всегда связаны с выбросом тех или иных веществ, разносимых далее ветрами. Чаще всего это выбросы продуктов сжигания. В большом количестве поступают в атмосферу газы, отходы химического производства и радиоактивные вещества.

Наиболее очевидное загрязнение – выброс в атмосферу веществ, оказывающих прямой отравляющий эффект на все живое. Однако некоторые загрязняющие вещества проявляют свое действие спустя длительное время. Например, поступление в атмосферу хлорфторуглеродов (ХФУ), используемых в качестве наполнителей аэрозольных упаковок, охлаждающих агентов (фреонов) и химических растворителей, приводит к разрушению озона – газа, который образует в стратосфере слой, поглощающий ультрафиолетовое излучение Солнца . (Под действием ультрафиолетовых лучей молекулы ХФУ распадаются с высвобождением атомов хлора и оксидов хлора, которые и разрушают озоновый слой).

Озоновая дыра.

Собственно говоря, озоновый слой не является слоем в строгом смысле этого слова: молекулы озона присутствуют везде в атмосфере, но на высоте 10–40 км над уровнем моря озон содержится в количестве 1 молекула озона на 100 000 других молекул, тогда как на меньшей высоте его концентрация ниже. Выражение «озоновая дыра» означает снижение концентрации озона в стратосфере над определенными районами земного шара. Чаще всего под «озоновой дырой» понимают весеннее снижение содержания озона над Антарктидой, но недавно истощение озонового слоя обнаружено и в Северном полушарии.

Поскольку ученые связывают наблюдаемое в последние годы сезонное уменьшение концентрации озона в стратосфере с возросшим поступлением в атмосферу ХФУ, отдельными государствами и на международном уровне были предприняты попытки сократить применение этих веществ. В США, например, применение ХФУ в качестве наполнителей аэрозольных упаковок не допускается с 1978, а все производство ХФУ запрещено начиная с 1995. В 1987 в Монреале представителям разных государств удалось достичь соглашения, предписывающего обязательное сокращение использования ХФУ. Эти договоренности были подтверждены в 1990, когда на международном уровне было решено полностью прекратить применение ХФУ к 2000.

Некоторые ученые оспаривали наличие непосредственной связи между выбросами ХФУ и уменьшением содержания озона в стратосфере на том основании, что, во-первых, относительно большая молекулярная масса ХФУ препятствует попаданию этих веществ в стратосферу в ощутимом количестве, а во-вторых, соединения хлора, поступающие в верхние слои атмосферы из природных источников, например из морской воды или при извержении вулканов, должны в значительной мере перекрывать эффект, оказываемый ХФУ. Однако специалисты в этой области указывают на то, что движения крупных воздушных масс перемешивают тяжелые и легкие молекулы газов в равной мере и что хлорсодержащие соединения естественного происхождения вымываются из атмосферы дождями и только ничтожное количество их достигает стратосферы; в то же время ХФУ, нерастворимые в воде и химически крайне инертные, сохраняются и в конечном итоге попадают в стратосферу.

Многое остается неясным. Так, например, не доказано, что интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, действительно возрастает. Кроме того, степень сезонного уменьшения содержания озона колеблется, из чего следует, что на этот процесс существенное влияние оказывают какие-то другие факторы помимо концентрации ХФУ; это могут быть природные изменения в характере атмосферной циркуляции или выделение серной кислоты при извержении вулканов.

Парниковый эффект и глобальное потепление.

С состоянием атмосферы связана и другая серьезная проблема, а именно изменения температуры в масштабах всего земного шара. Вследствие сжигания ископаемого топлива (нефти, каменного угля, природного газа) и выжигания лесов в атмосферу выбрасывается ежегодно громадное количество углерода . Определенная доля его остается взвешенной в воздухе в виде мельчайших твердых частиц, препятствующих проникновению солнечного света, а следовательно, и процессам фотосинтеза. Значительная часть выброшенного в атмосферу углерода соединяется с кислородом, образуя диоксид углерода, что не только сокращает запас свободного кислорода – потенциального источника озона, но и способствует удержанию атмосферой тепла. Сохраняющееся в атмосфере тепло приводит к повышению температуры земной поверхности. Явление это широко известно как «парниковый эффект».

Парниковый эффект не является, однако, чем-то новым для Земли. Изолирующий покров атмосферы – естественное образование, существующее уже по крайней мере более миллиарда лет и совершенно необходимое для сохранения жизни. Установлено, что природный парниковый эффект обеспечивает в настоящее время поддержание средней температуры на поверхности Земли на 33° C выше той, которая наблюдалась бы в отсутствие атмосферного покрова.

Современные ежегодные выбросы в атмосферу углерода за счет таких источников, как промышленность, автомобильный транспорт и сжигание растительности (лесов и травяного покрова с целью расчистки площадей для сельскохозяйственных культур), оценивается приблизительно в 7 млрд. т. Это намного больше того количества углерода, которое выбрасывалось в атмосферу до наступления промышленной эры. По данным регулярных измерений, за период с 1958 содержание диоксида углерода в атмосфере возросло на 15% (в объемных единицах), что соответствует повышению его концентрации с 0,030% до 0,035%.

Существует убеждение, что рост содержания углерода в атмосфере может стать причиной усиления парникового эффекта и глобального потепления с вероятными разрушительными последствиями. Некоторые математические модели, учитывающие повышение концентрации СО 2 в атмосфере, предсказывают сравнительно быстрое возрастание средней температуры на Земле на 5° C, что может привести к разрушению многих естественных местообитаний и сельскохозяйственных угодий, а также к таянию полярных шапок и затоплению прибрежных городов.

Хотя 7 млрд. т – огромное количество, это лишь малая доля от массы углерода, выделяемого в атмосферу естественным образом. Дыхание растений, животных и микроорганизмов, биологическое разложение органических остатков и другие природные процессы в сумме дают ежегодное поступление в атмосферу ок. 200 млрд. т углерода в год, что составляет ту часть глобального круговорота углерода, которая связана с выделением СО 2 . Кроме того, содержащаяся в атмосфере вода (пары и капли) обеспечивают поддержание парникового эффекта на 98%.

Общее (в масштабах земного шара) возрастание температуры с 1880 по 1990 составило всего 0,5° C, что находится в пределах обычных температурных колебаний. В течение этого времени были периоды как похолодания (1940-е и 1950-е годы), так и относительного потепления (1890-е, 1920-е и 1980-е годы). Кроме того, надо отметить, что в разных регионах ситуация складывалась по-разному. В США, например, фактического потепления за последние 100 лет не обнаружено. Оказалось также, что ежегодное увеличение содержания диоксида углерода в атмосфере составляет только около половины той величины, которую следовало бы ожидать при учете реальных промышленных выбросов этого вещества в атмосферу. Причина такого несоответствия – поглощение СО 2 океанами и лесами, функционирующими фактически как громадные поглотители или резервуары. Более того, общее повышение температуры на Земле не пропорционально отмеченному выше увеличению содержания диоксида углерода в атмосфере. Наконец, небольшое глобальное потепление всегда можно объяснить не парниковым эффектом, а иными причинами, например продолжающимся восстановлением «нормальной» температуры после длительного глобального похолодания, наблюдавшегося с 1400-х до 1850-х годов.

Кислотные дожди.

Нейтральный раствор характеризуется величиной рН 7,0. Более низкие значения указывают на кислую реакцию, а более высокие – на щелочную. «Чистый» дождь обычно имеет слегка кислую реакцию, поскольку содержащийся в воздухе диоксид углерода вступает в химическую реакцию с дождевой водой, образуя слабую угольную кислоту. Теоретически такой «чистый», слабо-кислотный дождь должен иметь рН 5,6, что соответствует равновесию между СО 2 воды и СО 2 атмосферы. Однако из-за постоянного присутствия в атмосфере различных веществ дождь никогда не бывает абсолютно «чистым», и его рН варьирует от 4,9 до 6,5, со средним значением ок. 5,0 для зоны умеренных лесов. «Кислотным» считают дождь, рН которого ниже 5,0. Загрязнение атмосферы большим количеством оксидов серы и азота может увеличить кислотность осадков до pН 4,0, что выходит за пределы значений, переносимых большинством организмов.

Соединения серы, попадающие в атмосферу, могут вступать в реакцию с парами воды, образуя разбавленную серную кислоту. По крайней мере половина общего количества соединений серы в атмосфере имеет естественное происхождение; это может быть диоксид серы, высвобождающийся при извержении вулканов, или диметилсульфид, выделяемый некоторыми микроскопическими планктонными водорослями. Остальное же приходится на диоксид серы, поступающий в атмосферу при сжигании угля, используемого в промышленности, а также для обогрева домов и приготовления пищи.

В формировании кислотных дождей участвуют также оксиды азота, которые образуются при сжигании топлива, в результате жизнедеятельности некоторых почвенных микробов, а также при грозовых разрядах (из содержащегося в атмосфере свободного азота). За счет электрических разрядов образуется менее 10% от общего количества азотсодержащих соединений (связанного азота). Оксиды азота, подобно оксидам серы, растворяются в дождевой воде, образуя разбавленную азотную кислоту.

Даже очень слабая (в тысячу раз менее кислая, чем апельсиновый сок) угольная кислота «чистого» дождя способна оказывать заметный эффект: действуя в течение столетий, она разъедает мраморные статуи и бетонные сооружения. Последствия настоящих «кислотных» дождей бывают гораздо более серьезными. Помимо коррозии, вызванной выпадающими с дождями разбавленными кислотами (серной и азотной), кислые вещества, накапливаясь в почве, могут выводить из нее биогенные (необходимые для питания растений) элементы, повреждать и даже уничтожать леса, а также приводить к необратимым нарушениями химического баланса экосистем.

Из-за этих разрушительных последствий именно кислотные дожди считают основной причиной очень сильного закисления озер и прудов (в некоторых из них рН понижается до 3,0, что сопоставимо с уксусом), приводящего к гибели рыб и многих водных растений.

Однако, как показали исследования, закисление большинства водоемов в восточной части Северной Америки связано не столько с кислотными дождями, сколько с естественной кислотностью почв. (Кислотные дожди выпадают в основном на востоке США; на западе страны они нейтрализуются пылью щелочных почв этого региона.) В Новой Англии, например, вклад кислотных дождей в закисление водоемов оценивался в 16%, тогда как вклад кислотности почв – в 80%.

Предполагается, что богатая в прошлом жизнь ныне сильно закисленных озер была временным явлением, связанным со сведением на окружающих территориях лесов и выжиганием растительности (при этом не только удалялось много скопившегося на поверхности почвы кислого органического вещества растительного происхождения, но и происходила нейтрализация кислот пеплом, имеющим щелочную реакцию). Когда в окрестностях этих озер снова выросли леса, возобновилось закисление и почв, и озер.

Биоразнообразие.

Термин «биоразнообразие» обозначает богатство видов, обитающих на определенной территории в определенный период времени. Уменьшение биоразнообразия, т.е. сокращение числа видов, образующих фрагменты экологической сети, есть одно из проявлений деградации природной среды.

Представим себе, что в умеренных широтах озерцо, окруженное небольшим болотом, подверглось воздействию очень кислых осадков; это может привести к гибели, скажем, 25% видов планктона. Уменьшение количества планктона подорвет пищевую базу двух из пяти видов лягушек (поскольку головастики питаются водорослями и другими мелкими организмами) и одного из трех видов рыб, обитавших в этом озере. В итоге сложная пищевая сеть этого небольшого озера и связанного с ним болота потеряет внезапно несколько важных своих компонентов. Произошедшие перемены затронут далее и другие компоненты экосистемы; в частности, они скажутся на птицах, прилетающих на этот водоем кормиться, и на мелких млекопитающих, охотящихся здесь на птиц или водных животных.

Разнообразие птиц, посещающих данное место, уменьшится, соответственно менее разнообразным станет и набор семян растений, заносимых сюда птицами на лапках или с пометом. Исчезновение таких млекопитающих, как выдра или енот, открывает возможности для проникновения на их место других видов, например серой крысы, которая легко вторгается в сложную пищевую сеть. Крысы, будучи гораздо менее разборчивы в питании, используют широкий набор пищевых объектов и способны очень быстро увеличивать свою численность. Крупная популяция крыс будет способствовать дальнейшему сокращению биоразнообразия, вытесняя конкурирующие виды.

Осознание угрозы окружающей среде.

Деятельность человека, разрушительная для природной среды, – это обычно слишком интенсивная эксплуатация каких-либо ресурсов или загрязнение экосистем синтетическими токсичными веществами, действие которых не может быть полностью нейтрализовано природными процессами. В большинстве случаев деградация природной среды начинает по-настоящему беспокоить общество только тогда, когда оно видит, что в результате деятельности человека вдруг существенно снизилась продуктивность экосистем.

Так, 1960-е и 1970-е годы стали периодом серьезной озабоченности по поводу незащищенности различных экосистем и отдельных биологических видов от загрязнения, вызванного развитием промышленности и городского хозяйства. Широкое применение в 1940-х и 1950-х годах в качестве пестицидов двух хлорсодержащих углеводородов, ДДТ и дильдрина, как выяснилось, имело тяжелые последствия для популяций многих видов птиц. Эти вещества, попадая в организм птиц с пищей, накапливались в них в высоких концентрациях и вызывали истончение скорлупы яиц – это препятствовало размножению и привело к значительности сокращению численности. Особенно пострадали такие птицы, как белоголовый орлан и некоторые виды соколов.

Однако, как это часто бывает и в других случаях, связанных с экологическими проблемами, мнения о пользе и вреде пестицидов расходятся. К примеру, практика использования ДДТ отнюдь не сводится только к отрицательным последствиям. В Шри-Ланке (на Цейлоне) в 1948 было отмечено 2,8 млн. случаев заболевания малярией, но применение ДДТ для истребления комаров, переносящих возбудителя этой болезни, привело к тому, что в 1963 наблюдалось всего 17 случаев заболевания малярией. В 1964 использование ДДТ в Шри-Ланке было запрещено, и к 1969 число заболевших малярией вновь выросло до 2 млн. человек. Необходимо все же отметить, что успех, достигнутый с помощью ДДТ, мог оказаться временным, поскольку комары, как и другие насекомые, способны за ряд поколений выработать устойчивость к пестицидам.

ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Можно ли восстановить поврежденную экосистему? В некоторых случаях деградация окружающей среды бывает обратимой, и чтобы вернуть систему в исходное состояние, достаточно просто прекратить дальнейшее загрязнение и дать системе очиститься за счет природных процессов. В других случаях, например при попытках восстановить леса Западной Африки или соленые марши (заболоченные места) на восточном побережье Северной Америки, достигнутые успехи были очень скромными. Часто к моменту, когда деградация окружающей среды становится очевидной, соответствующие экосистемы оказываются настолько поврежденными, что восстановить их уже невозможно.

В период между 1960 и 1990 народонаселение земного шара почти удвоилось, достигнув 5,3 млрд. человек, а к 2025 ожидается, что оно будет составлять 8,5 млрд. Поскольку с ростом численности населения растут и потребности в продуктах питания, жилье и проч., а освоенное пространство ограниченно, деятельность человека начинает распространяться на такие регионы, которые ранее считались малопригодными для заселения (маргинальными), будучи слишком влажными, или слишком засушливыми, или слишком удаленными. В будущем основная активность в деле охраны природы, видимо, развернется именно в подобных маргинальных экосистемах – в заболоченных и аридных местностях, а также в дождевых тропических лесах.

Заболоченные земли.

Прибрежные приливо-отливные зоны и пресноводные болота – весьма важные местообитания. Марши, располагающиеся в приливно-отливной зоне, выполняют роль питомника для множества морских организмов. Кроме того, наряду с пресноводными болотами, они служат убежищем для птиц во время их сезонных миграций. Заболоченные участки действуют и как фильтрационные системы, улавливая многие природные и синтетические загрязнители и токсины еще до того, как они попадут непосредственно в водоемы.

Эффект от разрушения подобных местообитаний может сказываться далеко за их пределами. Например, если на болотах не будет достаточно пищи для останавливающихся здесь во время перелетов птиц, многие из них погибнут. А поскольку они в свою очередь являются компонентами экосистем, расположенных на противоположных концах их миграционных путей (и удаленных друг от друга порой на тысячи километров), внезапное изменение их численности может оказать сильное дестабилизирующее влияние на эти системы.

Когда европейцы начали заселять Северную Америку, площадь заболоченных земель в ней составляла 87 млн. га. В настоящее время их остается не более 40 млн. га, причем каждый год уничтожается примерно 160 тыс. га. Засыпание болот и использование занятого ими ранее пространства для строительства жилья или в коммерческих целях – один из наиболее обычных способов уничтожения этих местообитаний.

В настоящее время предпринимаются некоторые меры, направленные на сохранение заболоченных земель. Например, во многих регионах США болота находятся под охраной закона и любая деятельность по их освоению строго контролируется.

Район Сахеля, лежащий между пустыней Сахарой и саваннами Центральной Африки, – это зона постепенного перехода от выжженных пустынь (где температура воздуха достигает 50° C) к менее суровым, более влажным районам Центральной Африки. Поскольку условия в аридном Сахеле могут быть очень суровыми, вся экосистема этого региона отличается крайней неустойчивостью, и даже очень небольшого вмешательства достаточно, чтобы нарушить сложившееся равновесие. Например, бурение в этой местности колодцев, осуществленное компаниями промышленно развитых стран с самыми лучшими намерениями, привело к тому, что начиная с 1950-х годов жившие здесь кочевые племена стали образовывать постоянные поселения, а это изменение образа жизни людей, в свою очередь, подорвало биологическую продуктивность всего региона. Резко сократившееся плодородие земель наряду с засухой и вооруженными столкновениями послужило причиной человеческих страданий, ставших реалиями каждодневной жизни в Сахеле.

Самый очевидный результат неправильного использования легко ранимых местообитаний – опустынивание. Сахара расширяется и продвигается в южном направлении со скоростью ок. 5 км в год, превращая в пустыню сотни тысяч квадратных километров саванны. Однако не исключено, что на самом деле опустынивание распространяется не так быстро, как принято считать. Во всяком случае, наблюдения, проводимые с метеорологических спутников, показывают, что южный край Сахары (окаймленный полосой растительности) не просто продвигается на юг, а совершает повторяющиеся перемещения то в одну, то в другую сторону. Подобные перемещения края пустыни в северо-южном направлении, происходящие в течение одного-двух лет, отражают колебания количества осадков, выпадающих здесь за год.

Дождевые леса.

Начиная с 1980-х годов тропические леса, особенно в Южной Америке, стали объектом постоянного внимания общественности, а также политических и научных кругов. Почти половина всех известных видов растений встречается только в тропических дождевых лесах или примыкающих к ним биотопах. Среди этих растений – тысячи видов, пригодных для употребления в пищу и имеющих ценные фармакологические свойства. Среди трех тысяч видов растений, содержащих вещества с противоопухолевой активностью, более 70% – уроженцы тропических дождевых лесов. В дождевых лесах обитает более половины всех видов животных; это главным образом представители класса насекомых, но также многие виды птиц, мигрирующих каждый год в Северное полушарие.

Дождевые леса играют важнейшую роль в поддержании необходимого для жизни состава атмосферы. Растения в ходе фотосинтеза поглощают диоксид углерода и выделяют кислород. Если площадь, занимаемая дождевыми лесами, существенно сократится, относительное содержание этих газов может претерпеть существенные изменения, что, в свою очередь, будет иметь губительные последствия для жизни на Земле. Сохранение дождевых лесов необходимо и для связывания и включения в круговорот того дополнительного количества углерода, которое выбрасывается в атмосферу промышленностью.

Истребление дождевых лесов, происходящее под сильнейшим прессом экономических и демографических факторов, достигло почти катастрофических масштабов. В Бразилии, в бассейне Амазонки, где леса занимают еще ок. 5 млн. км 2 , их ежегодно выжигают или уничтожают иными способами на площади свыше 35 тыс. км 2 . Если такая скорость сведения лесов будет сохраняться и дальше, все дождевые леса Бразилии исчезнут с лица Земли менее чем через 100 лет. С такой же скоростью происходит истребление дождевых лесов и в других тропических районах.

Уничтожение тропических дождевых лесов имеет множество последствий, вносящих свой вклад в процесс глобальной деградации окружающей среды. Тропические почвы относятся к т.н. латеритным почвам; образовавшиеся в результате выветривания горных пород, они содержат много железа и алюминия, но бедны биогенными элементами и не отличаются плодородием. Большая часть органического вещества в экосистемах дождевых лесов содержится в тканях живых растений, тогда как в почве органического вещества очень мало. Участки земли, используемые в этих регионах под сельскохозяйственные угодья, обычно сохраняют свою продуктивность лишь несколько лет, и потому сведение тропических лесов с целью расширения площадей для земледелия – крайне нерациональный способ эксплуатации ресурсов этой экосистемы. Как правило, после того как почва на участках, занятых сельскохозяйственными культурами, полностью истощается, приступают к сведению леса на новой территории. На заброшенных же землях растительный покров восстановиться уже не может, а почвы подвергаются усиленной эрозии.

К тому же по-прежнему очень распространена практика сжигания громадной массы растительности. В настоящее время выжиганию с целью подготовки площадей для ведения сельского хозяйства подвергается ежегодно ок. 5% земной поверхности. В атмосферу при этом поступает почти 2 млрд. тонн углерода.

По мере того как в результате человеческой деятельности погибают тропические леса, исчезает и та гетерогенность среды, которая поддерживает свойственное экосистемам биоразнообразие.

Предупреждающие меры.

Как показывает опыт, предотвратить повреждение окружающей среды всегда намного проще и дешевле, чем пытаться восстановить уже разрушенные экосистемы. По этой причине правительственные программы, объявляющие своей целью «очистку окружающей среды», направлены обычно лишь на ограничение действующих источников загрязнения; что же касается уже произведенного загрязнения, то нейтрализация его эффекта предоставляется самой природе. Действенный контроль за состоянием окружающей среды – одно из главных условий разумного использования природных ресурсов.

Литература:

Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир , тт. 1–2. М., 1993
Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания , тт. 1–4. М., 1994–1995



Нерациональное землепользование приводит к деградации наземных экосистем. Имеются в виду такие процессы, как сведение лесов, эрозия, засоление и загрязнение почв, опустынивание и, как следствие, падение продуктивности почвы, снижение урожаев, высыхание поверхностного слоя почвы, оврагообразование, наступление песчаных дюн на орошаемые земли, уничтожение урожаев песчаными бурями и т.д.

Сведение лесов – серьезная проблема не только потому, что лес – это природный ресурс чрезвычайной важности для человека, который не может быть восстановлен в короткие сроки, возникает также огромное число побочных эффектов. Оно является главной причиной таких экологических проблем, как опустынивание, деградация почв, наводнение, образование селевых потоков, заиливание водотоков, разрушение ареалов диких животных, вымирание видов животных и растений и т.п.

Россия обладает более чем одной пятой мировых лесных ресурсов, из них 79,6% хвойные леса, 2,7% твердолиственные и 17,7% мягколиственные. За пятилетний период леса погибли на площади 1,5 млн. га. Что приводит к сведению лесов в России?

Пожары . В районах Сибири и Дальнего Востока они часто носят глобальный характер. В период 1988 – 1993 гг. в России произошло 122,8 тысяч лесных пожаров, охвативших 5,1 млн. га лесной площади. По мнению специалистов, площадь гарей и погибших древостоев в стране втрое превышает площадь рубок.

Промышленные рубки . В 1988 – 1993 гг. в России рубки производили на площади 8,8 млн. га, а лесовосстановление – только на 7,2 млн. га.

Потери заготовленной древесины (особенно в Сибири и на Дальнем Востоке) . Лесозаготовка проходит со значительными потерями древесины. В 1993 г. она составила 4,9 млн. м3 древесины. Это создает дополнительную пожарную опасность, способствует возникновению очагов вредителей.

Незаконные порубки . Хотя объемы заготовки древесины в России в последние годы сократились, тем не менее специалисты полагают, что значительный объем заготовленной древесины просто не учитывается. Согласно данным Государственной лесной службы России, незаконные порубки в 1993 г. выросли по сравнению с 1992 г. в 2,8 раза. Учащаются случаи незаконного вывоза древесины за рубеж. По данным МВД России, только в 1993 г. предотвращен незаконный вывоз за рубеж 157,4 тыс. м3 леса и пиломатериалов.

Вредные насекомые и болезни . Эксперты ежегодно регистрируют очаги насекомых и болезней на площади от 1,5 до 2,5 млн. га.

Поражение промышленными выбросами . В целом по Российской Федерации промышленными выбросами поражено более 780 тыс. га леса, в том числе 380 тыс. га погибли или усыхают. В районе Норильска уничтожено около 300 тыс. га. Территория лесов, зараженных в результате ядерных аварий и испытаний ядерного оружия, составляет 3,5 млн. га.

Опустынивание – процесс, в результате которого уменьшается продуктивность земель, подверженных засухе. Опустынивание может происходить вследствие сведения лесов, нерационального землепользования, засухи, перевыпасов скота, нерационального орошения (заболачивания и засоления) и т.д.

Другая причина, приводящая к опустыниванию, – перевыпас скота . С увеличением поголовья скота возрастает нагрузка на пастбища, и одновременно падает их продуктивность. Перевыпас ведет к:

Уменьшению количества подножного корма и съедобной растительности;

Замещению многолетних видов растений однолетними, которые не способны уберечь почву от эрозии;

Сбиву пастбищ копытами скота;

Дестабилизации песчаных дюн в результате того, что скот поедает растительность на их гребнях;

Ухудшению здоровья животных и постоянным падениям надоев молока и производства мяса.

Специалисты ООН (программа ЮНЕП) подсчитали, что из-за опустынивания к концу XXI века человечество потеряет треть пахотных земель. Оно является одной из причин деградации почв и в Российской Федерации. Нерациональное использование земель, в частности бесконтрольный выпас скота, привело к появлению единственной в Европе пустыни “Черные земли” в Калмыкии. Ученые подсчитали, что если процесс будет продолжаться теми же темпами, то через 15 – 20 лет площадь опустыненных земель в этой республике достигнет 1 млн. га. Кроме того, опустыниванию подвергаются земли на вырубках в Республике Коми.

Ежегодно в Южном регионе пески занимают 40 – 50 тыс. га. Только в Прикаспии песками занято около 800 тыс. га. Также отмечается увеличение площади сбитых пастбищ. За пять лет с 1985 г. в Дагестане, Саратовской и Астраханской областях эти площади возросли на 1426 и 394,2 тыс. га соответственно.

Некоторые мероприятия, предлагаемые для решения проблемы опустынивания, включают в себя улучшение качества землепользования, рациональную ирригацию, бережное обращение со скотом, целесообразное использование пастбищ и уменьшение поголовья скота и восстановление лесов. Другие мероприятия предусматривают восстановление пустынных земель, “социальное лесопользование” (когда местные жители берут на себя ответственность за сохранение лесов вокруг их деревень), создание лесонасаждений.

Засоление почв (вторичное засоление; имеется в виду, что хозяйственная деятельность человека усиливает естественные природные процессы засоления почв) –процесс деградации почв, обычно связанный с неумеренным поливом орошаемых земель в засушливых районах, как результат нерациональной ирригации. Сначала происходит подтопление и заболачивание земли. Это приводит к тому, что соленые грунтовые воды выходят на поверхность, если дренажные системы не отводят их. Площадь засоленных почв в России – 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв снижает урожайность сельскохозяйственных культур, вплоть до полной потери и изъятия земель из оборота.

Этот процесс ослабляет биологический круговорот веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения – галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций, усиливаются миграционные процессы.

Эрозия почв (от лат. erosio – разъедание) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся такому разрушению, называют эродированными. Эрозия почвы может быть вследствие промышленных и сельскохозяйственных работ (промышленная эрозия), военных действий – воронки, траншеи (военная эрозия) и т.д. Пылевые бури и водные потоки способны в считанные часы снести до 10 – 15 см верхнего слоя почвы, наиболее богатого гумусом (в естественных условиях гумусовый слой почвы образуется со скоростью 2 – 3 см за 100 лет).

Эрозия оказывает существенное негативное воздействие на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и т.п.

Рассмотренные процессы деградации почв приводят к тому, что ежегодно во всем мире сокращаются площади пахотных земель, снижается урожайность продовольственных культур. Все это в совокупности с неуклонным ростом народонаселения Земли неизбежно ведет к проблеме нехватки пищевых ресурсов, которая обостряется и процессом урбанизации, т.е. ростом городов и городского населения. При этом из сельскохозяйственного обращения изымается большая площадь пахотных земель и сельхозугодий. Рост городов, а вместе с ним автотранспорта и промышленных предприятий приводит к увеличению степени загрязнения окружающей природной среды и к деградации экосистем.

Выход из создавшегося положения наряду с рациональным природопользованием (оно должно существенно замедлить процессы деградации экосистем, т.е. свести их к уровню естественных) видится в дальнейшем проведении селекционной работы по выведению более продуктивных сортов растений и животных, а также в применении современной биотехнологии, в основе которой лежит так называемая генная инженерия; она с помощью методов молекулярной биологии и генетики позволяет целенаправленно конструировать новые, несуществующие в природе сочетания генов. Все это дает возможность выращивать растения и животные (трансгенные) с заранее заданными потребительскими свойствами (в настоящее время ведутся дискуссии о том, можно ли потреблять в пищу такие трансгенные культуры без ущерба для здоровья людей и не приведет ли их потребление к генным мутациям).

До недавнего времени главной проблемой выживания человечества была проблема войны и мира, а в наши дни большинство специалистов сходится на том, что таковой стала глобальная экологическая проблета, связанная с деградацией окружающей природной среды.

Хорошо известно высказывание великого русского ученого академика В. И. Вернадского, сделанное им еще в 30-е гг. XX в., о том, что человечество неразрывно связано с материально-энергетическими процессами в биосфере и, взятое в целом, оно становится мощной геологической силой. Но это тем более относится ко второй половине XX в., к эпохе НТР – времени невиданного ранее развития и преобразования мировой экономики, прогресса производительных сил. Однако такое развитие во все большей мере стало осуществляться без учета возможностей окружающей природной среды, допустимых хозяйственных нагрузок на нее, потенциальной емкости биосферы.

Характеризуя общее состояние окружающей природной среды, ученые разных стран обычно употребляют такие определения, как «деградация глобальной экологической системы», «экологическая дестабилизация», «разрушение природных систем жизнеобеспечения» и т. п. В последних годичных докладах американского Института всемирного наблюдения («Уорлдуотч») прямо говорится о «страшной» экологической ситуации, складывающейся в мире. Примерно таких же оценок придерживаются и российские ученые – экологи, географы и представители других наук.

Академик Н. Н. Моисеев с большой тревогой писал об угрозе потери устойчивости (стабильности) биосферы как целостной системы, частью которой является человечество. В. И. Данилов-Данильян и К. С. Лосев считают, что в наши дни произошло «столкновение цивилизации» с биосферой, которая на протяжении 4 млрд лет сосуществовала с постоянно изменяющейся обстановкой и находила способы выживания, но ныне такое сосуществование оказалось нарушенным. В результате деформации и разрушения естественных экосистем на больших территориях механизм биотической регуляции окружающей среды перестал действовать нормально. Примерно такую же оценку давали и дают современному состоянию биосферы академики И. П. Герасимов, А. В. Яблоков, В. М. Котляков, К. Я. Кондратьев, такие видные специалисты в этой области знаний, как Н. Ф. Реймерс, А. М. Рябчиков, В. Г. Горшков, К. М. Петров, В. С. Преображенский и многие другие. А Н. Н. Родзевич недавно обратил внимание на отрицательные геоэкологические последствия милитаризации, которые продолжают сказываться и в наши дни.

При характеристике деградации глобальной экологической системы большинство ученых ссылаются на так называемый принцип Ле-Шателье. Этот принцип, заимствованный из сферы термодинамических равновесий, проявляется в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации этих возмущений. Такая же компенсация характерна и для круговорота биогенного вещества в естественной природной среде, но только до тех пор, пока возбуждения не начинают превышать определенных пороговых значений. А поскольку в наши дни допустимый порог возмущения в биосфере превышен, она уже не в состоянии компенсировать изменения плотности биологических веществ на единицу поверхности Земли. Это и означает потерю необходимой для нее устойчивости.

Можно утверждать, что большинство отечественных и зарубежных ученых сходятся во мнении о том, что для современного этапа развития человеческой цивилизации характерно нарастание глобального экологического кризиса. Это понятие означает напряженное состояние отношений между человечеством и природой, возникновение несоответствия между развитием производительных сил и производственных отношений, с одной стороны, и биосферными процессами – с другой. Обычно подчеркивается, что для экологического кризиса характерно не только воздействие человека на природу, но и резкое увеличение влияния измененной людьми природы на развитие человеческого общества. Но при этом отмечается также, что такой кризис представляет собой обратимое состояние, в котором человек выступает активно действующей стороной. Это означает, что в результате целенаправленных усилий он может быть ослаблен или даже преодолен. В отличие от кризиса экологическая катастрофа – это необратимое явление, в условиях которого человек выступает в качестве пассивной, страдающей стороны.

Экологические кризисы не раз случались и в историческом прошлом. Ученые считают, что первым из них был кризис собирательства и примитивного промысла, который произошел еще в конце раннего палеолита. Второй кризис был связан с оскудением охотничьих ресурсов во время последнего ледникового периода и начала голоцена, когда стали исчезать крупные позвоночные животные – так называемая мамонтовая фауна (его обычно называют кризисом консументов – растительноядных и хищных животных). Третий кризис был вызван засолением почв и деградацией поливного земледелия 3–4 тыс. лет назад, после неолитической революции и появления земледелия и скотоводства. Четвертый кризис, называемый кризисом продуцентов (т. е. зеленых растений, осуществляющих фотосинтез), связывают с началом массового сведения лесов, которое еще в древности началось в некоторых районах Азии, затем продолжалось в Средиземноморье, во всей Европе, а после Великих географических открытий распространилось по всему миру. Впрочем, К. С. Лосев отмечает, что перечисленные кризисы имели преимущественно региональный или даже локальный характер.

Что же касается современного, действительно глобального экологического кризиса, то он стал проявляться еще в начале XX в., но особенно устрашающие масштабы приобрел уже в конце столетия.

С известной степенью условности всю проблему деградации глобальной экологической системы можно расчленить на две составные части: 1) деградацию окружающей природной среды в результате нерационального природопользования; 2) деградацию этой среды в результате загрязнения ее отходами человеческой деятельности.

Яркими примерами деградации окружающей природной среды в результате нерационального природопользования могут служить уже приводившиеся в тексте темы II данные о нарушениях глобального баланса невозобновляемых и возобновляемых природных ресурсов, нарушениях, которые уже привели к таким отрицательным последствиям, как истощение некоторых минеральных ресурсов, эрозия почвенного покрова, засоление, заболачивание и опустынивание, вырубка и деградация обширных лесных массивов (которая отражается в прогрессирующем обезлесивании), сокращение биологического разнообразия на Земле.

Вторая причина деградации мировой экологической системы – загрязнение ее отходами производственной и непроизводственной деятельности человека. Количество этих отходов в последнее время приняло размеры, которые стали угрожать самому существованию цивилизации. И вполне можно согласиться с академиком Н. Н. Моисеевым, заметившим, что «ни один живой вид не способен жить в среде, образованной отбросами его жизнедеятельности».

Под антропогенныт загрязнениет окружающей природной среды понимают комплекс различных воздействий человеческого общества на эту среду, которые приводят к увеличению уровня содержания в ней вредных веществ или повышению концентрации имеющихся. Такое загрязнение угрожает здоровью человека, состоянию окружающей среды. Оно ограничивает возможности дальнейшего развития человеческой цивилизации. О том, насколько разнообразным по составу и последствиям оно может быть, свидетельствует рисунок 127. Анализируя его, следует различать две категории – количественного и качественного загрязнения.

Количественныт загрязнением можно назвать возвращение в окружающую природную среду тех веществ и соединений, которые встречаются в ней в естественном состоянии, но в гораздо меньших количествах, а вследствие роста разного рода антропогенных отходов возрастают во много раз.

Наглядным примером такого рода служат соединения железа и других металлов, добыча которых в ряде случаев уже превосходит размеры их глобальной миграции, что, в свою очередь, приводит к возрастанию металлизации окружающей среды.

Другой пример подобного же рода – увеличение выбросов углекислого газа (диоксида углерода, СО)), которое угрожает человечеству глобальным потеплением в результате действия парникового эффекта. Изменение газового баланса атмосферы в связи с увеличением содержания СО 2 и других парниковых газов уже привело к тому, что по сравнению с концом XIX в. среднегодовая температура воздуха у поверхности Земли увеличилась примерно на 0,6 °C.

Рис. 127. Источники загрязнения, распространение загрязняющих веществ и последствия их воздействия (по «Экологическому энциклопедическому словарю»)

Наиболее явственно повышение среднегодовых температур начало ощущаться еще в 1980-х гг., когда жаркими оказались осень, лето. Эта же тенденция сохранилась в 1990-х гг. и в начале XXI в. Так, лето 2003 г. принесло рекордную температуру для Западной Европы. В Германии, Франции, Испании летние месяцы оказались самыми жаркими за всю историю наблюдений (с 1861 г.). Жара вызвала засуху и лесные пожары, привела к смерти 20 тыс. человек. А летом 2006 г. волны раскаленного воздуха обрушились уже на весь мир. В США (Калифорния) температура поднималась до +50 °C, в Китае (Сиань) – до +43° и даже в Санкт-Петербурге до +34°. В результате погибли многие посевы, отступили ледники, участились стихийные бедствия.

Но еще большую угрозу для окружающей среды представляет качественное загрязнение, связанное с поступлением в нее неизвестных природе веществ и соединений. Главную роль среди них играют химические продукты, в особенности продукты органического синтеза. Общий ассортимент их уже превысил 100 тыс. наименований, причем не менее 5000 из них производятся в более или менее массовом масштабе. В результате происходит негативный процесс хитизации окружающей среды, который иногда не без основания называют ее отравлением.

В последнее время внимание ученых особенно привлекают хлорфторуглеродистые соединения (ХФУ, фреоны), имеющие чисто антропогенное происхождение. Эту группу газов широко используют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, в виде растворителей, распылителей, стерилизаторов, моющих средств идр. Хотя было известно и парниковое действие хлорфторуглеродов, их производство продолжало довольно быстро расти, достигнув уже 1,5 млн т. Оно и продолжало бы расти, если бы не было обнаружено крайне отрицательное воздействие фреонов на озоновый слой атмосферы.

Гипотеза о разрушении озонового слоя хлорфторуглеродами была выдвинута еще в середине 1970-х гг. Но сначала она не вызвала большого интереса и оказалась в центре внимания ученых лишь десять лет спустя. Вскоре весь механизм этого процесса был выяснен в деталях. Было доказано, что, накопившись в тропосфере, хлорфторуглероды проникают оттуда в стратосферу и катализируют (прежде всего благодаря выделению свободного хлора) реакции разложения озона, тонкий слой которого расположен на высоте 20–30 км. В результате началось разрушение этого слоя, выполняющего важнейшую функцию щита биосферы, предохраняющего все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

Было установлено, что за последние 25–30 лет в связи с ростом выбросов фреонов (а также оксидов азота) защитный озоновый слой атмосферы уменьшился примерно на 2 %, а по другим данным – даже на 2–5 %. Казалось бы, это очень небольшое сокращение. Но, во-первых, по расчетам ученых, уменьшение озонового слоя всего на 1 % приводит к усилению ультрафиолетового излучения на 2 %. Во-вторых, в Северном полушарии содержание озона в атмосфере уменьшилось уже на 3 %, причем в зимние месяцы, когда низкие температуры особенно способствуют разрушительному воздействию фреонов на озоновый слой, понижение может доходить и до 5 %. Особую подверженность Северного полушария воздействию фреонов можно объяснить и с экономико-географических позиций: ведь 31 % фреонов производят США, 30 – Западная Европа, 12 – Япония, 10 % – страны СНГ. Наконец, в-третьих, надо иметь в виду, что в некоторых районах нашей планеты время от времени стали возникать такие «озоновые дыры», которые отличаются значительно более сильным разрушением озонового слоя.

Первая такая «дыра» была обнаружена над Антарктидой в 1978 г. Сначала ее изучали со спутников Земли, затем – с наземных станций, и в 1985 г. английские ученые опубликовали сенсационное сообщение о том, что ежегодно в октябре над Антарктидой количество атмосферного озона уменьшается на 40–50 %, а иногда падает и до нуля. При этом размеры «дыры» колеблются от 5 млн до 20 млн км 2 (рис 128). В первой половине 1990-х гг. международные исследования в Антарктиде были продолжены. Они показали, что «озоновая дыра» не только продолжает возникать, но и увеличивается в размерах. Например, особенно ярко она была выражена в 1992 г.

Вторая подобная «дыра» была обнаружена над Арктикой. Хотя она оказалась не столь обширной и к тому же состоящей из нескольких «дыр» меньшей площади, интенсивности и продолжительности, для населения северных широт Евразии она может представлять значительно большую опасность, чем огромная «озоновая дыра» над безлюдной Антарктидой. А в середине 1980-х гг. содержание озона начало уменьшаться и над территорией средних широт Северного полушария. В конце 1994 г. возникла огромная озоновая аномалия над территорией зарубежной Европы, России, США. В начале 1995 г. было зарегистрировано рекордное (на 40 %) падение содержания озона над территорией Восточной Сибири. Весной 1997 г. снова наблюдалось аномально низкое содержание озона над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири. Диаметр этой «озоновой дыры» составлял примерно 3000 км.

Рис. 128. «Озоновая дыра» над Антарктидой в 1997 г.

Естественно, что особую проблему представляет радиоактивное загрязнение окружающей среды, выражающееся в повышении естественного уровня содержащихся в ней радиоактивных веществ вследствие испытаний ядерного оружия и аварий на АЭС. До 2000 г. в мире было проведено примерно 1850 испытаний ядерного оружия, причем последствия атомных взрывов в атмосфере имели глобальный характер. Наиболее опасны для человека изотопы цезия и стронция, которые адсорбируются на почве и затем по пищевым цепям попадают в организм человека.

В условиях экологического кризиса ученые разных стран составляют экологические прогнозы. В большинстве своем они скорее пессимистичны, чем оптимистичны. Это относится и к прогнозам отечественных ученых.

Однако в итоге многое будет зависеть от того, насколько действенные меры сможет противопоставить мировое сообщество происходящей деградации мировой экологической системы.

Степень деградации экосистемы оценивается по критериям, которые определяют негативные изменения в структуре и функционировании экосистем и учитывают их пространственную дифференциацию по степени нарушенное™, а также динамику процессов деградации.

Системные критерии состояния природной среды подразделяют :

• - на ландшафтные : вытекают из методологии ландшафтного планирования, основаны на представлениях о естественной емкости ландшафта по отношению к нагрузкам, структурной сложности и нормах нарушенное™ (соотношения между измененными и ненарушенными урочищами и другими элементами ландшафта). При оценках состояния степень преобразования ландшафта, деградации ландшафтных единиц, ресурсносырьевая нагрузка и распределение загрязнений приводятся в процентах от площади или по структурным компонентам, предпочтительно в виде картосхем;
• - экосистемные : показатели нарушенное™ сукцессионного процесса, которые отражают нарушения в закономерных изменениях видового разнообразия, спектра жизненных форм, биомассы, продуктивности, накопления отмершей органики, деструкционной активности, биогенного круговорота. При наступлении кризисной ситуации возможны снятие климаксной фазы, девиация (отклонение) вплоть до переключения на иную последовательность или ретроградное развитие.

При неблагополучном состоянии отмечают существенные отклонения экосистемных параметров от их «нормальных» значений, характерных для ненарушенных условий. Среди параметров, наиболее отчетливо реагирующих на изменения, выделяют: отношения продуктивности (Р) к биомассе (В), мортмассы (М) к биомассе, биомассы консументов (В с ) к биомассе первичных продуцентов (В р) при сокращении видового разнообразия (//). Эти характеристики включаются в интегральный показатель нарушения ценотического климакса

Видовое разнообразие наиболее эффективно оценивается с помощью индексов, которые характеризуют выравненность встречаемости вида. Она имеет тенденцию к увеличению в ходе сукцессии (соответственно при нарушении климакса - к уменьшению). Видовое разнообразие может быть оценено с помощью информационной функции (энтропии)

где rij - число особей вида i -й в пробе из N особей.

На основе перечисленных показателей критическое состояние экосистемы относят к одному из следующих вариантов, отличающихся от благополучного состояния (табл. 4.6).

Варианты состояния экосистем 1

Таблица 4.6

Состояние экосистемы		Признаки
Кризисное состояние макс, или ной фазы)	Интенсивность воздействий превышает регенерационные возможности экосистемы, сукцессионный процесс обрывается на предклимаксной стадии. Когда такое состояние поддерживается длительное время, восстановление кли- максной фазы становится невозможным даже после снятия воздействий: система необратимо переключается на иной путь развития (ряд полунри- родных экосистем возник таким образом)	Утрата доминантов климаксной фазы и характерной для нее аспективносги, а также по соответствию параметров состояния (см. выше) одному из промежуточных состояний эталонной сукцессии

1 Красилов В. А. Указ. соч.

Состояние экосистемы	Причины возникновения состояния и характер развития системы	Признаки
Экологическое бедствие	Необратимое (в масштабах времени, сопоставимых с длительностью сукцессионных событий) ретро!*радное развитие экосистемы. Приближение качественных и количественных показателей к значениям, свойственным ранним стадиям сукцессии (высокая продуктивность, высокая скорость производства мортмассы, низкое разнообразие, моно- или олигодоминантность, разомкнутость биогенного круговорота и др.)	Утрата системных свойств: характерных для экосистемы соотношений между параметрами (продуктивностью и общим видовым разнообразием, биомассой и спектром жизненных форм продуцентов, консументов, редуцентов и др.); приближение распределения частот встречаемости видов к нормальному; увеличение амплитуды колебаний численности; увеличение частот аббераций, выходящих за пределы видовой нормы; такие аберрации («макрому- гации») затрагивают признаки над- видовых таксонов, а в нормальной экосистеме, контролируемой естественным отбором, обычно не превышают доли процента; общее сокращением видового разнообразия как показателя сложности структур экосистемы

Для вычисления показателя сокращения видового разнообразия оценивают потенциальное разнообразие на основе зависимости между числом видов и площадью :

где Hd - потенциальное число видов экосистемы d (зоны бедствия); Нс - число видов аналогичной экосистемы, охраняемой в заповедном режиме; Sd, Sc - соответствующие площади; х - коэффициент, принимающий значения от 0,22 до 0,30 (в приближенных расчетах принимается, что десятикратному увеличению площади соответствует двукратное увеличение числа видов).

При оценках и прогнозировании состояния экосистем с точки зрения их устойчивости весьма важным является представление о лимитирующих факторах. Они ограничивают возможности существования экосистемы, несмотря на то что другие характеристики других факторов могут оставаться весьма благополучными.

В роли лимитирующих могут выступать факторы, присутствующие не только в минимальных, но и в максимальных количествах (закон толе-

ронтности В. Шелфорда). Диапазон между минимумом и максимумом определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору (рис. 4.8). В роли лимитирующих факторов для экосистем наиболее часто выступают температура, свет, наличие биогенных веществ, течения и давление в среде, пожары.

Рис. 4.8.

Одним из «практических приложений» закона Шелфорда в экологическом нормировании является установление предельно допустимых значений различных факторов: ОБУВ, ОДУ, ПДК - для случаев загрязнения окружающей среды, предельно допустимых уровней воздействия физических факторов (уровни шума, вибрации, излучений).

Оценка экологического состояния территории должна проводиться с учетом:

• - площади проявления негативных изменений, поскольку при равной степени деградации участка территории возможность восстановления обратно пропорциональна его площади;
• - пространственной неоднородности распределения участков разной степени деградации на исследуемой территории;
• - изменения показателей в разных природно-климатических зонах.

ним рядам наблюдений . Для прогноза ухудшения экологической обстановки и проведения мероприятий по ее стабилизации и улучшению необходимо оценивать направленность и скорость деградации экосистем при напряженной экологической ситуации. Отнесение территории к той или иной степени по деградации экосистем проводится на основании табл. 4.1.

Таким образом, оценка устойчивости экосистем проводится на основе пространственных и временных (динамических) признаков с выделением ряда дополнительных показателей, которые иногда имеют больший отклик на изменения экосистем в зависимости от видов воздействий. На основании обобщения результатов полевых исследований выявлено, что надежными индикаторами устойчивости или деградации земель являются:

• - основные характеристики растительности (общей, подземной, мертвой и живой надземной биомассы, проективного покрытия);
• - морфологические характеристики (мощность органогенного слоя); агрохимические характеристики (содержание гумуса, фосфора,

• - водно-физические характеристики (полная, капиллярная и молекулярная емкость запасов доступной влаги);
• - теплофизические характеристики;
• - устойчивость и деградированность почвенно-растительного покрова; динамика основных характеристик биопродуктивности почвенно-

растительного покрова в процессе его самовосстановления;

Противоэрозионпая устойчивость.

Деградация экосистем (в частности, почвенно-растительного слоя) сопровождается процессами их естественного или искусственного самовосстановления, оценить которые можно с помощью критериев (табл. 4.7).

Таблица 4.7

Критерии оценки деградации наземных экосистем 1

	Показатели	Экологическое бедствие		Относительно удовлетворительные
Основные показатели
	Пространственные признаки:
	Площади деградированных территорий,
	Нс представляющие непосредственной угрозы человеку (отвалы нетоксичных пород, карьеры, деградированные с/х угодья)
	Представляющие угрозу разрушения зданий и сооружений (антропогенные просадки, оползни, разломы, военные полигоны и др.)
	Отвалы токсичных пород, изолированные от грунтовых вод, с возможностью переноса частиц по воздуху, посредством стока в поверхностные водоемы и водотоки
	Карьерные выемки и отвалы токсичных пород с угрозой загрязнения грунтовых вод (фунтовые воды не защищены)			Отсутствуют

1 Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.

	Показатели	Экологическое бедствие	Чрезвычайная экологическая ситуация	Относительно удовлетворительные
	Расчлененность территории оврагами, км/км 2			Отсутствует
	Динамические признаки
	Скорость деградации наземных экосистем, % площади в год
	Скорость увеличения площади сбитых пастбищ, % площади в год
	Скорость уменьшения годовой продукции растительности, % в год
	Скорость уменьшения содержания органического вещества в почве, % в год
	Скорость сработки (минерализации) торфа, мм/год
	Скорость увеличения площади засоленных почв, % в год
	Скорость увеличения площади эродированных почв, % площади в год
	Скорость увеличения площади подвижных песков, % площади в год
	Скорость увеличения относительной площади земель с неблагоприятными агромелиоративными условиями, % от площади ценных сельскохозяйственных угодий в год
Дополнительные показатели
	Соотношение площадей разной степени нарушенное™ экосистем, %: - слабо- и среднеизмененные; - сильно измененные; - очень сильно измененные	Менее 20 Более 40 Более 30	Менее 30 Болес 40 Менее 30	Менее 70 Менее 10 Менее 5
	Структурно-функциональные характеристики состояния экосистем	Необратимое нарушение взаимосвязи внутри экосистем	Нарушение структуры сообществ без необратимых процессов в экосистемах	Возможны отдельные признаки деградации ряда компонентов в экосистемах

	Показатели	Экологическое бедствие	Чрезвычайная экологическая ситуация	Относительно удовлетворительные
	Трофическая структура - изменение удельной массы Красилов В. А. Указ. соч. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.