1. Основные особенности атмосферы, ее роль в динамической системе Земля
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
35. Особая роль и значение живого вещества в функционировании системы Земля Совокупность всех живых организмов составляет живое вещество или биомассу планеты. Живое вещество – это, по определению Вернадского, главное вещество биосферы В пределах границ биосферы живое вещество распределено очень неравномерно. В высоких слоях атмосферы, в глубине гидросферы и литосферы живые организмы встречаются редко. Жизнь, главным образом, сосредоточена на границе этих сред. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2 % представлена растениями и только 0,8% составляют грибы, животные и микроорганизмы. В Мировом океане это соотношение составляет: растения – 6,3%, животные и микроорганизмы 93,7%. Масса живого вещества составляет около 0,01 – 0,02% от костного вещества биосферы. Однако живые существа играют ведущую роль в геохимических процессах на земле. Деятельность живых организмов является основной, обеспечивающей круговорот веще ств в пр ироде. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет около 232 млрд. тонн сухого органического вещества. Оно постоянно преобразуется и разлагается, поставляя вещества и энергию, необходимые для обмена веще ств вс ех живых организмов. В биосфере живое вещество выполняет ряд важнейших функций: газовую – выделение и поглощение О 2 и СО 2 окислительно-восстановительную – превращение веществ и энергии. концентрационную – способность живых организмов накапливать в своих телах химические элементы в виде органических и неорганических соединений Круговорот химических элементов в биосфере представляет собой процессы превращения и перемещения вещества в природе. По своей природе это повторяющиеся взаимосвязанные физико-химические и биологические процессы. Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов и костных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Атомы постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и костную среду. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные баз растений лишились бы источника энергии и кислорода 36. Антропогенное ухудшение состояния (деградация) биосферы; снижение естественной биологической продуктивности экосистем. Биологическая продуктивность экосистем – основа жизни биосферы и человека как ее части. Она зависит от ресурсов почвы (ее обеспеченности питательными элементами и влагой), атмосферы, солнечного света и тепла. Каждый из этих факторов (ресурсов или условий) незаменим: при отсутствии света или диоксида углерода в атмосфере нельзя повысить продуктивность экосистемы высокими дозами удобрений или обильным поливом. При низкой температуре в равной мере будут бесполезны как полив, так и удобрение. Тем не менее, продуктивность разных экосистем зависит от разных экологических факторов, в первую очередь от тех, которые являются лимитирующими. В тундре таким фактором является тепло, в тайге – богатство почвы элементами питания, в степи – увлажнение и засоление почвы. Чтобы повысить продуктивность экосистем (в первую очередь сельскохозяйственных), человек стремится уменьшить влияние лимитирующих факторов – при недостатке тепла создает закрытый грунт (теплицы, парники); почвы, бедные элементами питания, удобряет; в условиях засушливого климата проводит мероприятия по сбережению влаги (снегозадержание, специальные приемы обработки почвы, усиливающие впитывание воды и закрытие влаги) и орошает влаголюбивые культуры. Кроме того, биологическая продуктивность может быть повышена за счет культур, которые более эффективно используют естественные ресурсы. Например, в засушливом климате высокую продуктивность можно обеспечить, выращивая сорго. Иногда человек повышает продуктивность естественных экосистем: при применении минеральных удобрений повышается урожай лугов, увеличивается прирост деревьев, становится больше ценных ресурсных растений (например, малины). Однако самое важное при использовании биологической продукции естественных экосистем – сохранить ее за счет рационального использования. Биологическая продуктивность часто снижается при загрязнении экосистем газообразными или жидкими ядовитыми отходами промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Поэтому очень важно делать все возможное, чтобы эти факторы как можно меньше влияли на экосистемы. 37. Геоэкологические аспекты современных ландшафтов мира. Деятельность человека весьма значительно преобразовала первичные, или потенциальные ландшафты Земли. На 20–30 % площади суши человек преобразовал ландшафты практически полностью. На территориях с высокой плотностью населения естественные экосистемы почти не сохранились. Вместо этого, их территории на 40–80 % заняты сельскохозяйственными землями, населенными пунктами, дорогами, промышленными сооружениями и прочими результатами деятельности человека. На остальной части встречаются вторичные, или специально выращиваемые леса, деградировавшие земли и водохозяйственные системы, находящиеся, как правило, в далеко не идеальном состоянии. При этом внешне такие территории могут выглядеть благополучно, но фактически это области дестабилизации географической среды. В результате некоторые зональные типы ландшафтов исчезли, другие были трансформированы, так что возникли антропогенные модификации природных ландшафтов. Из 96 зональных типов ландшафтов, выделенных на равнинах мира, 40 типов исчезли или были коренным образом преобразованы. На других территориях произошли менее заметные изменения, часто невидимые, такие как изменения потоков химических веществ, изменения теплового или водного баланса и многие другие. Всего около 60 % территории мира в той или иной степени преобразовано человеком. Территорий, совсем не измененных человеком, в мире не осталось. Но еще довольно значительные участки на Земле остаются почти нетронутыми. Они играют огромную, общепланетарную роль в сохранении гомеостазиса географической среды и являются ценнейшим достоянием человечества. Основные особенности антропогенной трансформации ландшафтов заключаются в следующем: геосистема из почти полностью замкнутой превращается в разомкнутую (открытую), главным образом вследствие отчуждения биомассы в виде продукции, используемой человеком; увеличивается однообразие ландшафтов; интегральное антропогенное давление за определенный интервал времени нарушает эволюционное развитие ландшафтов и снижает их продуктивность; нарушается химическое равновесие, сложившееся в ландшафтах в процессе их эволюции в доантропогенную эпоху; антропогенные потоки химических элементов и их соединений часто на один–два порядка превышают уровень естественных потоков химических веществ; происходит непрерывная трансформация земельного фонда. Общей геоэкологической особенностью ландшафтов мира является ухудшение их состояния, выражающееся прежде всего в снижении их естественной биологической продуктивности. При этом главные процессы – это обезлесение в сравнительно влажных ландшафтах, опустынивание в относительно сухих ландшафтах и деградация почв. 38.Проблемы обезлесения. Под обезлесением понимают исчезновение леса в результате естественных причин или антропогенных воздействий. Леса составляют около 85 % фитомассы мира. Они играют важнейшую роль в формировании глобального цикла воды, а также биогеохимических циклов углерода и кислорода. Леса мира регулируют климатические процессы и водный режим мира. Экваториальные леса являются важнейшим резервуаром биологического разнообразия, сохраняя 50 % видов животных и растений мира на 6 % площади суши. Вклад лесов в мировые ресурсы не только значителен количественно, но и уникален, поскольку леса – это источник древесины, бумаги, лекарств, красок, каучука, плодов и пр. Леса с сомкнутыми кронами деревьев занимают в мире 28 млн км2 при примерно одинаковой их площади в умеренном и тропическом поясе. Общая площадь сплошных и разреженных лесов, согласно Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), в 1995 г. покрывала 26,6 % свободной ото льда суши, или примерно 35 млн км2. В результате своей деятельности человек уничтожил не менее 10 млн км2 лесов, содержавших 36 % фитомассы суши. Главная причина уничтожения лесов – увеличение площади пашни и пастбищ, вследствие роста численности населения. Обезлесение приводит к прямому уменьшению органического вещества, потере каналов поглощения углекислого газа растительностью и проявлению широкого спектра изменений круговоротов энергии, воды и питательных веществ. Уничтожение лесной растительности воздействует на глобальные биогеохимические циклы основных биогенных элементов и, следовательно, оказывает влияние на химический состав атмосферы. Около 25 % углекислого газа, поступающего в атмосферу, обусловлено обезлесением. Сведение лесов приводит к заметным изменениям климатических условий на локальном, региональном и глобальном уровнях. Эти климатические изменения происходят в результате воздействия на компоненты радиационного и водного балансов. Особенно велико воздействие сведения лесов на параметры седиментационного цикла (увеличение поверхностного стока, размыв, транспортировка, аккумуляция осадочного материала) при образовании обнаженной, не защищенной растительностью, поверхности; в такой ситуации смыв почвы на наиболее сильно эродированных землях, которые составляют 1 % общей площади распаханных сельскохозяйственных угодий, достигает от 100 до 200 тыс га в год. Хотя, если, сведение леса сопровождается его немедленным замещением другой растительностью, величина эрозии почв значительно снижается. Воздействие обезлесения на круговороты питательных веществ зависит от типа почв, способа сведения леса, использования огня и типа последующего землепользования. Возрастающее беспокойство вызывает влияние обезлесения на уменьшение биологического разнообразия Земли. Обезлесение умеренного пояса к настоящему времени в основном прекратилось, но продолжается сокращение площади тропических и экваториальных лесов. Потери находятся в пределах 11–20 млн га в год. В ряде стран имеются государственные программы хозяйственного освоения лесных территорий. Но при управлении лесами часто не принимается во внимание, что выгоды от использования лесов в их устойчивом состоянии могут приносить больше дохода, чем выгоды, связанные с расчисткой лесов и использованием древесины. Кроме того, следует помнить, что экосистемная функция лесов незаменима и они играют важнейшую роль в стабилизации состояния географической среды. Стратегия управления лесами должна основываться на признании леса как общего достояния человечества. Необходимо разработать и принять международную конвенцию по лесам, которая определила бы основные принципы и механизмы международного сотрудничества в этой области с целью поддержания устойчивого состояния лесов и его улучшения. 39. Проблемы опустынивания. Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием, заключенная в 1994 г., дает следующее определение процесса опустынивания: «Опустынивание означает деградацию земель в засушливых... районах, которая происходит вследствие различных факторов, включая колебания климата и деятельность человека. Деградация земель означает сокращение или полную потерю... биологической или экономической продуктивности... неорошаемых и орошаемых земель, или же пастбищ и лесов, вследствие использования земель, или других действий, ведущих к таким процессам как ветровая и водная эрозия почв, ухудшение физических, химических и биологических свойств почв, и к долгосрочной потере естественной растительности». Почвы районов опустынивания отличаются низким плодородием, что в сочетании с малыми и изменчивыми осадками приводит к тому, что биологическая продуктивность в районах значительного опустынивания не превышает 400 кг/га в год сухого вещества. В соответствии с климатическими условиями пустыни должны занимать в мире площадь около 48 млн км2 (включая ледниковые покровы, то есть ледяные пустыни). Фактически, в соответствии с почвенно-ботаническими данными, их площадь достигает 57 млн км2. Разность между этими двумя цифрами, равная 9 млн км2, представляет антропогенные пустыни. Опустынивание различной степени развивается еще на 25 млн км2. Около 3/4 аридных территорий Африки и Северной Америки подвержены деградации, то есть опустыниванию. Одна шестая часть населения мира живет в зоне угрозы опустынивания. Ежегодные мировые экономические потери от опустынивания оцениваются в 42 млрд долларов. Признаками опустынивания являются: сокращение степени покрытости почвы растительностью, увеличение отражательной способности поверхности почвы, значительная потеря многолетних растений, особенно деревьев и кустарников, деградация и эрозия почвы, кое-где наступление песков и засоление почв. Все эти природные процессы типичны для аридных ландшафтов, и они регулируются естественным образом. Но, когда они усиливаются в результате действий человека, многие изменения становятся необратимыми. Важнейшим естественным фактором формирования территорий различной степени опустынивания является климат. С климатической точки зрения, согласно Международной Конвенции по борьбе с опустыниванием, зона риска опустынивания находится в следующих пределах: Р/РЕТ = 0,05–0,65, где Р – осадки за год, и РЕТ – потенциальная эвапотранспирация. В эту категорию попадают аридные земли различной степени засушливости. Эффективная борьба с опустыниванием должна основываться на глубоком понимании системы взаимодействующих естественных и социально-экономических факторов и в конечном итоге на стратегии социально-экономического преобразования стран, страдающих от опустынивания. 40. Сохранение генетического разнообразия: состояние проблемы, приоритетные ландшафты и экосистемы, стратегии ex-situ и in-situ. Стратегии сохранения видов in situ (в условиях живой природы)
Хотя принципы управления для охраны генетических ресурсов в природных условиях хорошо известны, оно пока применяется на сравнительно небольших территориях. В горах Гаро в Индии созданы генные заповедники диких родственников цитрусовых, подобные же резерваты культурных растений имеются и в других частях Индии, а также в Китае и в Армении. В Индии, кроме того, существуют несколько заповедников орхидей, в Эфиопии имеются охраняемые территории, на которых произрастает дикий кофе; в Коронадском национальном лесном заповеднике в штате Аризона (США) организован специальный заповедник для сохранения дикого перца Чили. Хотя программы охраны биоразнообразия in-situ, несомненно, предпочтительны по сравнению с другими, далеко не во всех случаях они достаточны для реального сохранения отдельных видов. Поэтому стратегии сохранения генофонда живых организмов ex-situ становятся все более популярными и распространенными. Стратегии сохранения видов ex-situ (в условиях культуры) Это стратегия, при которой ресурсы генофонда тех или иных видов содержатся в искусственных условиях (семена, пыльца, сперма, замороженные клетки, отдельные организмы в ботанических садах и зоопарках). Эти ресурсы изымаются из природной среды и в качестве компонентов биоразнообразия содержатся отдельно от своего исконного местообитания. В течение столетий ботанические сады, дендрарии, зоопарки и зверинцы являлись хранилищами ценных растений и животных. В ботанических садах, зоологических парках и аквариумах сохраняются и зримо представлены многие виды растений и животных, которые исчезают в природе. Новым подходом является создание банка генов, которые могут быть двух типов:
На Международном семинаре по эталонным коллекциям, состоявшемся в Бразилии в 1992 г., было предложено организовывать природные генные банки в тех районах, где проводятся работы по сохранению биоразнообразия (например, на особо охраняемых природных территориях, или там, где практикуется традиционное растениеводство и т. д.). Эти генные банки должны служить природными коллекциями для видов растений или животных, связанных с какими-то определенными районами. |