Егоров Экохимия. В. В. Егоров
 Скачать 2.47 Mb.
|
|
45 Многие заболевания вызваны химическими загрязнениями почвы. Например, содержание фтора в ней редко бывает выше нормы. Но когда это случается, то отражается на внешнем виде деревьев, в первую очередь фруктовых. У них наблюдается отмирание листьев. Ау животных, получивших избыточную дозу фтора, резко ухудшается состояние зубов (фтороз) и другие нарушения. Говоря о почве, нельзя не отметить ее связи с водой (например, водная эрозия) и потоками воздуха (например, ветровая эрозия ), а также с животными, в том числе с антропогенным воздействием. Все эти факторы работают в совокупности. В частности, на фоне вырубки лесов и расширения посевных площадей идет их непрерывное сокращение, например в результате опустынивания. Этот процесс ежегодно изымает из производства около 6 млн га полезной почвы. Наиболее заметен он в бассейне реки Амазонки ив Юго Восточной Азии, где идет наиболее интенсивное уничтожение главных мировых лесных массивов. Почва, ее происхождение напрямую связаны с ландшафтом местности. Ландшафт — это конкретная территория, однородная по своему происхождению и истории развития, неделимая по зональным признакам, обладающая единым геологическим фундаментом, рельефом, климатом, сочетанием почв, биоценозов и пр. Кроме естественных, в природе все чаще встречаются культурные ландшафты (парки, сады, поля, водохранилища и т. д, и сними связан ряд экологических проблем. Требования к культурному ландшафту следующие (Исаченко): · обеспечение максимальной производительности возобновляемых ресурсов более полное использование чистых источников энергии предотвращение негативных стихийных природных процессов оптимизация санитарно гигиенических условий обеспечение оптимальной окружающей среды ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Нарушение этих требований влечет за собой самые непредсказуемые последствия, приводящие к разрушению как искусственных, таки естественных ландшафтов. Именно по этой причине естественные ландшафты на Земле постепенно исчезают. Здесь не последнюю роль играет человек. В результате меняются климат, вода и почва, состав растительного и животного мира. Все это приводит к исчезновению не только отдельных организмов и их видов, но и целых биогеоценозов. Что мы оставим потомству Об этом пора задуматься всерьез. И не спасут нас ни заповедники, ни национальные парки, если не будет общим мировым приоритетом сохранение природы. 2.2.7. ОРГАНИЗМЫ Любой организм — это компонент биогеоценоза и экологический фактор одновременно, так как он воздействует на окружающую среду, а она на него. В частности, растения образуют органические вещества (около 177 млрд т суши производят растения ежегодно, потребляя углекислый газ и выделяя кислород. В результате они формируют окружающую среду, влияя на состав атмосферы, водный и тепловой режим, почвенный покрова также начислен ность и состав животных. Являясь фильтром различных загрязнений воздуха, растения одновременно выделяют фитонциды, обеззараживая его. Здесь также проявляется закон оптимума, связанный, в частности, с плотностью насаждений, необходимой для данного вида. Но он может выразиться ив другой косвенной форме, когда одно и тоже растение для одних организмов является полезным, а для других — вредным. Тоже отмечается и у животных. Например, птицы весной поедают насекомых, что, безусловно, положительно, а осенью питаются полученным нами зерном. Особый интерес к взаимодействиям самих организмов. Они могут быть положительными и отрицательными как вне, таки внутри вида. Начнем с внутривидовых. Так называемый групповой эффект улучшает условия существова Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 47 ния организма. Более эффективной становится борьба с конкурентами и хищниками, добывание пищи, сохранение потомства и пр. В тоже время как повышение, таки снижение численности ниже нормы чревато негативными последствиями, те. здесь работает принцип оптимального размера популяции (закон оптимума, о чем уже говорилось. Например, в стае волков оптимальное количество — 5–10 особей, в стаде слонов — 25, ау оленей — 300–400 голов. Снижение численности популяции увеличивает имбри динг (близкородственное скрещивание, ослабляет ее сопротивление внешним конкурентам, а избыток приводит к увеличению риска заболеваний и к внутрипопуляцион ной борьбе за жизненные ресурсы в данном биогеоценозе: это и пространство, и свет (растения в поле или в лесу, и пища, и возможность продолжения рода. Так, увеличение плотности растений выше оптимума приводит к их гибели, а животных — к перенапряжению защитных механизмов, стрессовым реакциям, снижению воспроизводства (порой даже к каннибализму. Например, эпизоотия бесплодия отмечается в крупных сельскохозяйственных ком плексах. Взаимодействия организмов разных видов следующие. Конкуренция — например, борьба культурных и сорных растений за площади, борьба животных за пастбища (буйволы и антилопы). Сотрудничество (протокооперация ) — например, птицы, выклевывающие кожных насекомых у бегемота козел, ставший вожаком стада овец. Комменсализм — отношения, при которых для одного польза, а для другого — нет. Например, ягнята, питающиеся молоком козы животные (зайцы и др, объедающие наш огород. Мутуализм (симбиоз) — плодотворное сотрудничество для обоих видов. Например, деревья и грибы, растения цветоносы и опыляющие их насекомые, микрофлора в организме животных. Амменсализм — когда один подавляет другого. Например, яблоня подавляет картофель, малина — облепиху, а та — картофель и томаты ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Хищничество — когда один поедает другого. Первый в этом случае агрессора второй — жертва. Примеров здесь масса. Паразитизм — когда один существует на (в) другом. Например, клещи, гельминты, вирусы, бактерии и прочие, живущие внутри и на коже животных. При этом часто паразиты бывают патогенными, те. вызывают болезни у хозяина. В природных биоценозах в процессе эволюции установилось экологическое равновесие, в том числе в системе «паразит–хозяин». Но человек нарушает это равновесие, и причин достаточно много. Это создание культурных, но ослабленных видов нарушение сложившихся сообществ неоправданное уничтожение флоры и фауны (около 27 млн т рыбы и млекопитающих ежегодно добываются напрасно торговля редкими животными и растениями (третий источник нелегальных доходов после наркотиков и оружия создание благоприятных условий, в том числе для паразитов (например, парники, фермы, повышение пищевой ценности растений (и для человека и для паразита) и прочее. Все это приводит к массовым заболеваниями гибели растений (эпифитотии), животных (эпизоотии) и человека (эпидемии. Заболевания вызывает также борьба паразита с иммунной системой хозяина. Причем, заметим, что паразит по ряду причин часто оказывается победителем. Так, грибок — стеблевая ржавчина залет полностью уничтожает растение хозяина. Кроме того, идет исчезновение видов и меняется видовой состав. Так, крупные животные и растения (наиболее истребляемые) сменяются более мелкими, копытные грызунами, а последние — растительноядными насекомыми. Следовательно, надо осуществлять меры по охране организмов, в том числе от паразитов. Химические методы борьбы с теми же вредителями в ряде случаев неэффективны и даже зачастую приводят к негативным последствиям (уничтожение полезных организмов, мутационные изменения паразитов и пр. Более разумными в этом плане являются биологические мето Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 49 ды. Они основаны на использовании хищных организмов и паразитических насекомых против самих паразитов. С этой целью предлагается применение клещей и нематод, болезнетворных микроорганизмов (вирусов, грибов, бактерий), птиц, пресмыкающихся. В частности, разработаны методы с использованием насекомых энтомофагов жужелиц, божьих коровок, стрекоз, муравьев и др. Особо следует отметить рыжих лесных муравьев, которые за сезон уничтожают до 8 млн насекомых вредителей в расчете на один муравейник. 2.2.8. ИНФОРМАЦИЯ Информация — это сведения, которые несет тот или иной сигнал (звуковой, световой, электрический, химический) или объект природы. Источником информация является вся биота (растения, животные), в том числе процессы внутри организма, атак же окружающие его объекты. Информация всегда содержит смысловую составляющую, те. неотделима от самого организма и не существует без него. Даже машины, обменивающиеся сведениями без человека, созданы ими работают для него. По мнению некоторых ученых, информация лежит в основе самой жизни. Внутренняя информация предается в виде сигналов, отражающих взаимодействия между структурами организма, его органами, тканями, системами и т. д. К ней относится генетическая информация, а также другие, более сложные информационно насыщенные процессы, протекающие с участием нервных импульсов, например мыслительная деятельность. Но заложенная в геноме информация может относиться и к внешней. Интересным примером является наличие специфической защитной реакции при виде хищника у только что вылупившихся цыплят, гусят или утят. Внешняя, или экологическая, информация осуществляется, как правило, без значительных энергетических затрат. Это смена сезонов, дня и ночи, приливы и отливы, температура, рельеф, влажность, освещенность и пр. Важнейшими ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ источниками информации являются свети магнитное поле Земли. Они необходимы для коммуникации, ориентации, направленного движения, например для миграции рыб, птиц. Таким образом, внешняя информация воздействует на растения и животных, но существует и обратная связь. Примером ее являются инфразвуки ночных животных (летучих мышей и пр, аттрактанты и репелленты, локация рыб на больших глубинах. Экологическая информация в процессе эволюции записывалась в генетическом коде простейших, животных, растений на клеточном уровне. В результате этого, например, уменьшение долготы дня и снижение температуры приводят к пожелтению и опаданию листьев, увеличению меха у животных, собиранию в стаи и миграции птиц на юг. При этом ряд факторов можно изменять искусственно, управляя организмами. Так, ускорение смены света и тьмы в два раза увеличивает яйцекладку кур, правда нена долго. И растения, и животные воспринимают специфическую внешнюю информацию, источниками которой являются сами организмы. Она подразделяется на внутри и межвидовую. Касательно внутривидовой информации интересным примером является прямой обмен генетическим материалом между бактериями. В результате они могут выполнять функции, незаложенные в их геноме, и переписывать на него необходимые биты (путем рекомбинации ДНК. Таким образом, каждая бактерия имеет доступ к общему банку информации и адаптивным механизмам всего царства бактерий. В процессе эволюции у животных сформировались специальные принимающие внешнюю информацию системы (органы слуха, зрения, обоняние, осязание и др. Однако сих помощью организмы воспринимают не всю информацию. Идет ее жесткий отбор по принципу полезности. Возможно, поэтому, в частности, глаз пчелы работает в красной области спектра, ау собаки зрение черно белое (сегодня имеются определенные сомнения на этот счет). К специфическим информационным факторам относятся феромоны Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 51 Феромоны — химические соединения, выделяемые организмами для осуществления определенных сигнальных функций. Аттрактанты — притягивающие, репелленты отталкивающие. Например, аттрактанты самки привлекают и активизируют самца, а аттрактанты самца возбуждают самку, вызывая в ней состояние стресса. Репелленты обладают прямо противоположным, часто защитным действием. Источником информации, вызывающим стресс, может быть вид хищника, его поведение. Классические примеры завораживающее влияние змеи на лягушку и удава на обезьяну. Пожар в лесу, наводнение также приводят к стрессу, появлению и развитию невроза у животных. При этом их поведение может существенно изменяться. Например, лиса не нападает на зайцев, оказавшись сними на одном островке вовремя наводнения. Важнейшим информационным фактором являются звуки, в частности шум (табл. 1). Естественный шум реки, леса или поля оказывает положительное влияние. Но вспомним, что бывает, когда лес замирает перед грозой 8 85384354 586 85345 8 4 8 656 46378 8 33 5358 54 58 12324563745829 612 56 6 72 62 76 376 8 6 7 6 286 6 2!272 6"# 9 6 $6 3762 6% & 6 286 $'6 (57)37 )256 244*6 9 )!27 696& 2+6 # 3 9 # 6 #6 ,95 738 6- &245 6 '.6 /*232726# 96 0 2 61 5 7&3 62 7&6 .36 0 9 7 )256 / 64 7*5626 366 047724&726 2&776 ,97 5 6/*45 236 )7 6 66 6 /**9256 )727 6 "2&579*5697#52386 6 6 6 !23*26 4324597 6 1 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Птицы перестают петь, животные настораживаются. Снижение уровня естественного шума отражается на нервной системе животных, но и его усиление оказывается раздражителем, подавляющим обмен веществ, продуктивность и т. д. В частности, изменяются нормальные физиологические процессы и активность ЦНС у человека. Касательно сильных звуков на Руси запрещалось звонить в колокола в период нереста, и, наоборот, звонили вовремя эпидемий. Сегодня установлено, что это подавляет активность простейших. Но звук может и активировать организмы. Одним из любопытнейших воздействий в этой связи является музыка. В Китае, Индии, на некоторых островах ее издревле использовали для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Еще одним информационным фактором является наличие сородичей. Это так называемая внутрипопуляци онная информация. Многие животные (стадные, или общественные) вообще не могут существовать без вожака и популяции. При этом дефицит внутрипопуляционной информации также опасен для них, как и ее избыток. В этом проявляется закон оптимума. Так, изоляция новорожденных соболят приводит к погрызанию ими конечностей и заболеваниям. О скучивании мы уже говорили выше, отмечая, что оно у растений приводит к торможению роста, снижению урожайности, ау животных — к стрессу и падению воспроизводства. 2.2.9. ЧЕЛОВЕК Человек — это компонент биосферы, и его деятельность является экологическим фактором. Рост населения, который не проходит незамеченным для окружающей природы, увеличивает роль этого фактора. Население Земли тыс. лет назад составляло около 5 млн человек, к первому тысячелетию н. э. оно стало 100–200 млн, к 1950 году около 2,5 млрд, а сегодня — более 6 млрд человек. Расширилась и сфера влияния человека. Мы достигли Северного и Южного полюсов Земли, проникли в ее глубины и глубины океана, вышли в космос Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 53 Каковы же итоги Антропогенный фактор сегодня играет преимущественно отрицательную роль в экологии, и тому есть ряд подтверждений. Например, мы неконтролируемо изменяем окружающую нас природу. Хотя человек потребляет не более продукции биосферы, сегодня на планете исчезновение угрожает одному из четырех видов млекопитающих, одному из трех видов рыб и двум из пяти видов амфибий. Почему? Во первых, уменьшение лесной растительности (Африка, Канада — в 3 раза) привело к обмелению и исчезновению рек, понижению грунтовых вод. Климат в ряде регионов стал суше. Эрозия почв, вызванная нашей агрономической деятельностью, привела к тому, что многие поля стали степями и пустынями. Ирригация, мелиорация привели к заболачиванию и засолению почва создание каналов, забирающих воды больше, чем приносят реки, — к обмелению морей. Так, Аральское море — когда то четвертый по величине внутренний водоем, потеряло две трети своей площади. То есть человек изменяет естественные природные условия. Во вторых, наша хозяйственная деятельность привела к возрастанию в воздухе концентрации углекислого и других парниковых газов. В результате температура на планете сдвинулась вверх, что не проходит бесследно. Оценки показали, что к 2050 году повышение средних температурных значений повлечет за собой гибель от 15 до 37% видов организмов на Земле. Только в отдельных регионах, где возрастет количество пыли в воздухе, экранирующей Землю от Солнца, несколько похолодает. А загрязнение природы выбросами и отходами производства Ежегодно только пластиковые отходы становятся причиной гибели 1 млн птиц, 100 тыс. морских млекопитающих и неисчислимого количества рыбы, а от грязной воды заболевает и умирает около 5 млн человек. Более рек в мире загрязнены. В Европе только 5 из 55 крупных рек не несут промышленных и бытовых стоков. В результате придонный слой воды в морях и океанах насыщен поллютантами. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ А нефть А грунтовые воды Подсчитано, что к 2025 году две трети населения Земли будет страдать от дефицита воды. Этому процессу, похоже, нет конца. А отходы Изыскива ются все более изощренные методы захоронения, например, радиоактивных отходов — на дне морей (только один ядерный реактор производит около 20 т отходов в год. К чему это приводит — известно. Кроме того, мы занимаемся прямым уничтожением организмов как в результате их добычи, таки путем вытеснения другими завезенными видами (например, собаки в Австралии, мангусты на Антильских островах. В том числе негативными оказываются последствия как непродуманного истребления хищников (волков и других, таки создания условий для развития паразитов (водохранилища, парниковые хозяйства и пр. В результате, например, численность промысловой рыбы сокращается. Здесь и перелови гидротехнические сооружения, и обмеление водоемов, и их загрязнение. А изменение природы организмов и новые ослабленные виды? Есть ли выход Он есть всегда, когда люди стремятся его найти. Можно привести много фактов, связанных с разумной, рачительной деятельностью, но отметим только несколько. Организация природных заповедников и национальных парков. Восстановление численности видов, их подкормка, а также защита от хищников и паразитов. Внедрение промышленных производств, основанных на безотходных технологиях. Здесь главное — законодательная деятельность и строгое соблюдение юридических норм и законов, которые соответствуют законам самой природы. Это законы об охране природы и животных, об особо охраняемых территориях, об охоте и промышленной добыче растений и животных и т. п. В частности, сегодня в большинстве стран, в том числе ив России, создана т. н. Красная книга, куда заносятся редкие и исчезающие виды, чтобы принять срочные меры по их сохранению Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ |