Воздействие человека на животных и причины их вымирания

Воздействие человека на животных и причины их вымирания. Животный мир это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определенную территорию или среду и находящихся в состоянии естественной свободы.

Согласно Федеральному закону “О животном мире” (1995 г.), основные понятия, связанные с охраной и использованием животного мира, формулируются следующим образом: объект животного мира организмы животного происхождения или их популяция; биологическое разнообразие животного мира разнообразие объектов животного мира в рамках одного вида, между видами и в экосистемах; устойчивое состояние животного мира существование объектов животного мира в течение неопределенно длительного времени; устойчивое использование объектов животного мира использование объектов животного мира, которое не приводит в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия животного мира и при котором сохраняется способность животного мира к воспроизводству и устойчивому существованию.

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы.

Главнейшая экологическая функция животных участие в биотическом круговороте веществ и энергии.

Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом. Необходимо сознавать, что животный мир не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны.

В природе нет пасынков, как нет и абсолютно полезных и абсолютно вредных животных. Все зависит от их численности, условий существования и от ряда других факторов. Одна из разновидностей 100 тыс. видов различных мух комнатная муха, является переносчиком ряда заразных болезней. В то же время мухи кормят огромное количество животных (мелкие птицы, жабы, пауки, ящерицы и др.). Лишь некоторые виды (клещи, грызуны-вредители и др.) подлежат строгому контролю.

Несмотря на огромную ценность животного мира, человек, овладев огнем и оружием, еще в ранние периоды своей истории начал истреблять животных (так называемый “плейстоценовый перепромысел”, а сейчас, вооружившись современной техникой, развил “стремительное наступление” и на всю естественную биоту. Конечно, на Земле и в прошлом, в любые времена, по самым разным причинам происходила постоянная смена ее обитателей. Однако сейчас темпы исчезновения видов резко возросли, а в орбиту исчезающих вовлекаются все новые и новые виды, которые до этого были вполне жизнеспособны.

Главные причины утраты биологического разнообразия, сокращения численности и вымирания животных следующие: нарушение среды обитания; чрезмерное добывание, промысел в запрещенных зонах; интродукция (акклиматизация) чуждых видов; прямое уничтожение с целью защиты продукции; случайное (непреднамеренное) уничтожение; загрязнение среды. Нарушение среды обитания вследствие вырубки лесов, распашки степей и залежных земель, осушения болот, зарегулирования стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании.

Например, в 60 70 гг. ценой больших усилий была восстановлена калмыцкая популяция сайгака. Ее численность превысила 700 тыс. голов. В настоящее время сайгака в калмыцких степях стало значительно меньше, а его репродуктивный потенциал потерян. Причины различные: интенсивный перевыпас домашнего скота, чрезмерное увлечение проволочными изгородями, развитие сети ирригационных каналов, перерезавших естественные пути миграции животных, в результате чего сайгаки тысячами тонули в каналах на пути их передвижения.

Нечто подобное происходило в районе г. Норильска. Прокладка газопровода без учета миграции оленей в тундре привела к тому, что животные стали сбиваться перед трубой в огромные стада, и ничто не могло их заставить свернуть с векового пути. В результате погибли многие тысячи животных.

Под добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяции (охота), так и любое другое изъятие животных и растений из природной среды для различных целей. В Российской Федерации отмечается снижение численности ряда охотничьих видов животных, что связано в первую очередь с нынешней социально-экономической ситуацией и возросшей их незаконной добычей. Чрезмерная добыча служит главной причиной сокращения и численности крупных млекопитающих (слонов, носорогов и др.) в странах Африки и Азии. Высокая стоимость слоновой кости на мировом рынке приводит к ежегодной гибели около 60 тыс. слонов в этих странах.

Однако и мелкие животные уничтожаются в невообразимых масштабах. Объем международной торговли дикими птицами превышает семь миллионов экземпляров, большая часть которых погибают либо в дороге, либо вскоре после прибытия. Негативные воздействия такого фактора снижения численности как чрезмерное добывание проявляется и по отношению к другим представителям животного мира. Например, запасы восточно-балтийской трески в настоящее время находятся на таком низком уровне, которого не отмечалось за всю историю изучения этого вида на Балтике.

К 1993 г. общие уловы трески снизились по сравнению с 1984 г. в 16 раз, несмотря на возрастающие промысловые усилия. Запасы осетровых в Каспийском и Азовском морях подорваны настолько, что, по-видимому, придется вводить запрет на их промышленный лов. Основной причиной этого является браконьерство, которое повсеместно приняло масштабы, сопоставимые с промыслом.

Ожидается продолжение запрета на промысел мойвы в Баренцевом море, так как нет надежд на восстановление численности популяции, подорванной хищническим потреблением. С 1994 г. запрещен промысел в Дону азово-кубанской сельди в связи с низкой численностью популяции. Третьей по важности причиной сокращения численности и исчезновения видов животных является интродукция (акклиматизация) чуждых видов.

В литературе описаны многочисленные случаи вымирания аборигенных (коренных) видов из-за влияния на них завезенных видов животных или растений. Есть еще больше примеров, когда местные виды из-за вторжения “пришельцев” находятся на грани исчезновения. Широко известны в нашей стране примеры негативного влияния американской норки на местный вид европейскую норку, канадского бобра на европейского, ондатры на выхухоль, и т. д. Другие причины снижения численности и исчезновения животных: прямое их уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (гибель хищных птиц, сусликов, ластоногих, койотов и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т. д.); загрязнение среды (пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, свинцом и другими токсикантами). Приведем только два примера, связанных с сокращением видов животных из-за непреднамеренного воздействия человека.

В результате строительства гидротехнических плотин в русле реки Волга полностью ликвидированы нерестилища лососевых рыб (белорыбицы) и проходной сельди, а площади рапространения осетровых рыб сократились до 400 га, что составляет 12% от прежнего нерестового фонда в Волго-Ахтубинской пойме.

В центральных областях России при ручном сенокошении гибнет 12 15% полевой дичи, при использовании конных косилок 25 30%, при механизированной уборке сена 30 40%. В целом гибель дичи на полях при сельхозработах в семь-десять раз превышает объем ее добычи охотниками. Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что в природе, как правило, действуют одновременно несколько факторов, вызывающих гибель особей, популяций и видов в целом.

При взаимодействии они могут приводить к серьезным негативным результатам даже при малой степени выраженности каждого из них. И все-таки среди биологов довольно широко распространены многочисленные разновидности объяснений причин вымирания, например:[11] · Гипотезы «внутренних» причин вымирания; · Теории «монодинамических», или «ударных» факторов вымирания; · Гипотезы причин вымирания в трудах Дарвина, Неймайра, Андрусова; · Отдельные гипотезы причин вымирания относительно к каждому виду; · Вымирание, зависящее от локальных и региональных изменений абиотических условий среды.

Непосредственная причина вымирания вида в естественных условиях снижение его численности ниже критического уровня, который зависит от структуры популяций вида и определяется законами популяционной генетики.

Критическим называют тот уровень численности, ниже которого вероятность близкородственного скрещивания становится достаточно большой. Это ведет к уменьшению генетического разнообразия вида, так называемого резерва наследственной изменчивости. Следствием такого снижения численности становятся поэтому повышение доли потомков, имеющих врожденные нарушения, которые повышают смертность в новых поколениях, снижают приспособителъные возможности и плодовитость остающихся в живых.

В результате численность уже необратимо падает и через небольшое число поколений вид полностью исчезает. В этом смысле в опасном положении находятся сейчас уже многие виды. Например, гепард, уникальный «спринтер» среди хищных млекопитающих, в Африке не только малочислен, но и имеет очень низкие показатели внутривидового генетического разнообразия. Фактически все африканские гепарды оказались более или менее близкими родственниками.

У них максимальная среди представителей семейства кошачьих смертность молодых животных в первые дни и неделя жизни, они больше других кошачьих подвержены инфекционным заболеваниям. Однако снижение численности в той же мере непосредственная причина вымирания вида, в какой остановка сердца непосредственная причина гибели отдельного животного. Истинная причина вымирания это те условия, которые приводят численность вида на критический уровень и продолжают действовать в течение жизни нескольких поколений.

Из всего разнообразия внешних условий для каждого вида живых существ можно выделить отдельные факторы, которые принято разделять на биотические, связанные с другими видами (объекты питания, хищники, паразиты, конкуренты и т. п.), и абиотические, факторы неживой природы (температура, влажность, свет, соленость и т. п.). Как правило, только один из факторов оказывается главным ограничителем численности интересующего нас вида. Такой фактор называется лимитирующим.

Например, для большинства лососевых лимитирующим фактором оказывается содержание кислорода в воде, в которой развивается их крупная икра. Это определяет характер нерестовых рек лососевых низкая температура и быстрое течение, насыщающие воду кислородом, низкое содержание органических веществ, окисление которых снижает содержание в воде кислорода, низкая минерализация воды. Загрязнение нерестовых рек быстро ведет к снижению численности лососевых.

Для белки в зоне тайги лимитирующий фактор урожай семян ели, для водяной крысы в поймах рек уровень весеннего половодья. Надо иметь в виду, что выделить из множества биотических и абиотических факторов единственный лимитирующий не всегда просто, а иногда лимитирующим оказывается взаимодействие двух или более факторов. Например, для многих водных беспозвоночных температурный оптимум оказывается разным при различной солености, и их численность лимитируется взаимодействием этих факторов.[12] Дарвинистская теория эволюции признает исключительно важное значение биотических факторов в вымирании органических видов.

Однако она никогда не умаляла значения абиотических факторов, которые в отдельных случаях могут играть решающую роль. Ведь межвидовые отношения, которые могут вести к исчезновению одних видов при выживании и даже экспансии других, складываются на фоне физических и химических условий среды, от которых, несомненно, зависит действие биотических факторов. Признавая, что факторы вымирания и выживания органических форм действуют не одинаково в различных широтных поясах Земли, мы, однако, отнюдь не склонны думать, будто существуют пояса нашей планеты, где биотические факторы лишены ведущего значения.

Итак, и плотность популяций, и формы борьбы за существование, и степени остроты конкуренции между популяциями, и самый ход вымирания популяции более или менее зависят от общей географической обстановки.[13] 1.Биотические факторы В природе происходят периодические изменения условий, в частности климатических, связанные с циклами солнечной активности, периодическими измененияии основных направлений переноса влаги ветрами и с другими причинами, часто взаимодействующими слишком сложным образом, чтобы можно было всегда уверенно указать основные причины подъема или снижения численности того или иного вида. Кроме того, многие виды зависят от численности друг друга, как, например, в случае взаимодействия хищников и жертв.

Численность многих видов соответственно имеет многолетние, связанные с солнечными, и другие циклы, в которых бывают минимумы, когда вид становится наиболее уязвимым.

Это явление особенно характерно для относительно простых экосистем, где обычно небольшое число видов представлено большим числом особей. Для выживания в таких экосистемах с суровыми и часто переменчивыми условиями жизни оказалась, очевидно, выгодной и закрепилась эволюцией изменчивость численности в широких пределах как форма существования видов.

Простейший пример такого вида с большой амплитудой колебаний численности представляет обыкновенная домашняя муха, численность которой в конце лета и ранней весной может отличаться в сотни тысяч раз.[14] В мире растений господствует вытеснение менее совершенных форм более совершенными. Отстающие группы вытеснялись теми растениями, которые осуществили важные достижения прогрессивного значения. Так, Prototaxitaceae были постепенно замещены сосудистыми растениями суши, псилофиты более высоко организованными споровыми растениями, Lepidodendraceae были вытеснены более совершенными древесными растениями и т. д. Мэгдефрау писал, что образование вторичной древесины у некоторых среднедевонских, особенно же позднедевонских, форм означало значительный эволюционный прогресс. Тот же автор, как уже говорилось, указывал на признаки превосходства каламитов над более древними археокаламитами: первые обладали более совершенной системой проводящих тканей, обеспечивавшей более равномерное водоснабжение.

У лептоспорангиатпых папоротников имеются приспособления к быстрому опоражниванию спорангиев и разбрасыванию спор, чего не было у эвспорангиатных папоротников, господствовавших в палеозое, но затем отошедших на второй план. Для того чтобы подобные усовершенствования («изобретения») вели к вытеснению отстававших конкурентов, требовалось, конечно, много времени.

И в некоторых условиях среды «отстающие» могли все же выживать долго, даже до нашего времени. 2.Абиотические факторы Кроме того, в процессе геологической эволюции земной коры возникают и разрушаются горные цепи, перемещаются континенты, изменяется климат, огромные массы пресной воды то связываются в полярных льдах, то вновь поступают в атмосферногидросферный круговорот.

Геологические изменения сопровождаются, таким образом, изменениями географии планеты, но эти изменения происходят чрезвычайно медленно, причем длительные, продолжающиеся миллионы и десятки миллионов лет периоды относительно спокойной эволюции земной коры сменяются иногда периодами бурного развития геологических процессов, занимающими «всего», десятки и сотни тысячелетий.

На фоне идущих с переменной скоростью процессов геологической эволюции земной коры и географической среды работают механизмы биологической эволюции, которые, по-видимому, достаточно универсальны, но в зависимости от условий, в которых они протекают, могут давать различные результаты. В основе изменчивости лежит мутационный процесс. Мутации это изменения в структуре молекул вещества носителя генетической информации, ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). На молекулярном уровне они вызываются воздействиями, энергия которых сравнима с энергией ковалентных связей, удерживающих тот или иной мономер нуклеотид на своем месте в полимерной молекуле ДНК. К числу таких воздействий относятся различные мутагенные факторы радиация, рентгеновское и жесткое ультрафиолетовое излучения, космические лучи, тепловой шум, некоторые химические вещества.

Мутации имеют принципиально случайный характер.

Кроме генных мутаций, изменяющих молекулу ДНК, возможны мутации геномные, или хромосомные, результатом которых становится изменение числа хромосом или их размера и формы за счет перераспределения генетического материала. И если с первым типом мутаций связывается изменение свойств и признаков особи и вида, то со вторым возникновение генетической изоляции между близкими видами в результате их расхождения и независимого накопления разных геномных мутаций.

Наиболее ярко это выражается в образовании так называемых видов-двойников, которые неотличимы друг от друга по внешним признакам и, следовательно, по набору структурных (несущих информацию о конкретных белках) генов, но имеют разные по числу и форте наборы хромосом. Это обеспечивает их видовую самостоятельность, нескрещиваемость и является следствием длительной изоляции популяций некогда единого вида. Виды-двойники обнаружены даже у млекопитающих: некоторые мышевидные грызуны и два вида оленей.[16] Самой распространенной из всех гипотез, связанных с абиотическими факторами, считается та, которая связывает видовое богатство с устойчивостью климата, то есть с его незначительными колебаниями по сезонам.

Именно таким является климат тропиков, особенно экваториальная зона. Среда с устойчивым климатом благоприятствует специализированным видам, занимающим узкие экологические ниши. Важное значение имеет и сложность структуры местообитаний. Для многих групп животных, в частности для птиц, первостепенную роль играет пространственная гетерогенность.

Это видно хотя бы из того, что в лесу (многоярусная структура) живет больше видов птиц, чем на лугу. Для морских животных, обитающих в приливной зоне, где дно состоит из частиц различных размеров, больше видов беспозвоночных животных, чем на том же мелководье с однообразным илистым дном. [17] Сокращение численности видов животных под влиянием хозяйственной деятельности людей началось очень давно, но особенно усилилось в эпоху научно-технической революции.

При этом скорость вымирания видов животных неуклонно возрастала, причем с особой стремительностью в последние полтора - два века.[18] Легко представить себе основные причины сверхкритического снижения численности видов, которое приводило к их вымиранию при смене условий. Это, прежде всего, сокращение местообитаний, обеспечивающих весь комплекс факторов внешней среды, которые определяют возможность существования вида. Лимитирующим фактором, в зависимости от биологических свойств вида, могли быть температура, влажность, соленость, т. е. прямое воздействие изменения климатических условий и физико-химических характеристик среды обитания. Им мог быть любой биотический фактор, например резкое сокращение численности основных кормовых растений или, для хищника, обычных объектов охоты.

Важным фактором могло стать появление вида-конкурента, лучше приспособленного к выживанию в ухудшившихся условиях. С тем же результатом снижая численность до критического уровня и ниже действуют ныне со все возрастающей эффективностью факторы, связанные с деятельностью человека. Их называют антропогенными, от греческого «антропос» человек.

Антропогенные факторы действуют как непосредственно, так и через изменение свойств природной среды. Так, сокращение местообитаний происходит главным образом за счет хозяйственного освоения новых территорий вырубки лесов, распашки, расширения используемых под пастбища территорий и увеличения пастбищной нагрузки, строительства новых поселков и городов, расширения дорожной и других коммуникационных сетей. Дополнительно значительные территории и большие водные пространства, особенно внутренние моря, озера и реки, настолько изменяются за счет накопления вредных веществ, что становятся непригодными для жизни многих видов.[19] По данным Международного Союза Охраны Природы на 1980 г. под угрозой исчезновения под действием различных факторов находилось следующее количество видов позвоночных (в скобках процент от общего числа видов, находящихся под угрозой исчезновения. Сумма больше 100%, поскольку многие виды находятся под воздействием нескольких факторов одновременно).[20] Прямые факторы Чрезмерная добыча 250 (37) Уничтожение для зашиты сельскохозяйственных и промысловых объектов 21 (3) Случайное уничтожение 12 (2) Косвенные факторы Разрушение местообитаний 449 (67) Влияние вселенных видов 127(19) Сокращение и ухудшение кормовой базы 25 (4) Следует помнить, что главный ущерб разнообразию состоит не в их гибели из-за прямого преследования и уничтожения, а в том, что в связи с освоением новых площадей для сельскохозяйственного производства, развитием промышленности и загрязнением среды площади многих природных экосистем оказываются нарушенными.

Это так называемое «косвенное воздействие» приводит к вымиранию десятков и сотен видов животных и растений, многие из которых не были известны и никогда не будут описаны наукой.

Значительно ускорился процесс вымирания, например, животных, в связи с уничтожением тропических лесов.

За последние 200 лет их площадь сократилась почти вдвое и продолжает сокращаться со скоростью 15 20 гектаров в минуту.

Практически полностью исчезли степи в Евразии и прерии в США. Сообщества тундры также интенсивно разрушаются. Во многих районах находятся под угрозой коралловые рифы и другие морские сообщества. В нарушенных, обеденных из-за воздействия человека сообществах в наше время уже возникают новые виды с непредсказуемыми свойствами.

Следует ожидать, что этот процесс будет лавинообразно нарастать. При внедрении этих видов в «старые» сообщества может произойти их разрушение и наступить экологический кризис.[21] Помимо сокращения видового разнообразия широко известно исчезновение их популяций в отдельных регионах. В результате фауны многих стран лишились ценных в прикладном и научном отношении видов.[22] Гибель видов в результате прямого и косвенного воздействия человека в особенно крупных масштабах известна в Австралии, Африке и Северной Америке.

Сильно пострадала фауна океанических островов. Катастрофическое сокращение числа видов птиц на океанических островах связано с коренным изменением естественных природных ландшафтов и конкуренцией с завезенными туда домашними и дикими животными. Вымирание птиц на острове Лусон (Гавайский архипелаг) произошло через 40 лет после заселения его людьми и через 25 лет после завоза туда кошек. Существуя длительное время в условиях изоляции и без конкуренции со стороны других видов, островные птицы стали узко специализированными к определенным условиям.

Изменение этих условий под влиянием хозяйственной деятельности, конкуренция со стороны завезенных человеком животных отрицательно сказались на их выживании. Обитатели материков экологически более пластичны, легче переносят изменение среды обитания. На материках исчезновение видов происходит не так стремительно, как на островах, и связано с чрезмерной охотой, прямым преследованием и изменением условий обитания одновременно.

Об этом свидетельствует история исчезновения многих видов.[23] 5. Биологическое загрязнение биосферы 1. Биосфера целостная, относительно устойчивая, гигантская экологическая система, зависимость исторически сложившегося в ней равновесия от связей между ее обитателями, их приспособленности к среде обитания, от роли живого вещества в биосфере, от влияния деятельности человека. 2. Причины глобальных изменений в биосфере: рост народонаселения, развитие промышленности, автомобильного, железнодорожного, воздушного транспорта, появление сложных сетей дорог, интенсивная добыча полезных ископаемых, строительство электростанций, развитие сельского хозяйства и др. 3. Отрицательные последствия развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства загрязнение всех сред жизни (наземно-воздушной, водной, почвы), потеря плодородия почвы, сокращение пахотных земель, уничтожение больших площадей лесов, исчезновение множества видов растений и животных, появление новых, опасных для жизни человека возбудителей болезней (вирусов СПИДа, инфекционного гепатита и др.), сокращение запасов чистой воды, истощение ископаемых ресурсов и др. Биологическое загрязнение Biological pollution Биологическое загрязнение - привнесение в экосистему чуждых ей видов организмов.

Обычно биологическое загрязнение возникает в результате деятельности человека. Загрязнение природной среды.

Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность.

В общем виде загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом. Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу.

Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации.

Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека. В буквальном переводе термин "биосфера" обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 - 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитаюшую на поверхности Земли". Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 - 1920) трех способов питания живых организмов: * автотрофное - построение организма за счет использования веществ неорганической природы; * гетеротрофное - строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений; * миксотрофное - смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный). Биосфера (в современном понимании) - своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. * Атмосфера - наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев: * тропосфера - нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9-17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар; * стратосфера; * ноносфера - там "живое вещество" отсутствует. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). * Гидросфера - водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами.

Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана. * Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровича.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Биологическое загрязнение среды.

Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате хозяйственной деятельности человека нехарактерных для них видов живых организмов (растений, животных, вирусов, бактерий и др.), ухудшающих условия существования биоценозов или негативно влияющих на здоровье человека. Основными источниками биологического загрязнения являются сточные воды практически всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов и поселков, бытовые и промышленные свалки, кладбища и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву и подземные воды. Особую опасность представляет биологическое загрязнение возбудителями инфекционных и паразитарных болезней, таких как чума, оспа, холера, дизентерия, клещевой энцефалит, СПИД и др уничтожение которых представляет значительные трудности.

В последние годы возникла новая экологическая опасность потенциальная возможность попадания из лабораторий или заводов в окружающую природную среду микроорганизмов и биологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живые организмы и их сообщества, здоровье человека и его генофонд, что связано с бурным развитием биотехнологии и генной инженерии.

Природа - все вещественное, естественное, все мироздание (Вселенная), все зримое, подлежащее пяти чувствам. В узком смысле: природа - это наш окружающий мир, Земля со всеми естественными произведениями на ней. Биосфера - область распространения жизни на Земле, где осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды.

Биосфера охватывает биолитосферу (верхние слои литосферы), всю гидросферу и тропосферу. Термин «биосфера» впервые был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Основоположником современных представлений о биосфере является академик В.И. Вернадский (1863-1945).Он писал: «Биосфера - область существования живого вещества… Химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы всецело находится под влиянием жизни, определяется живыми организмами». Природная среда - место обитания живых организмов, в частности, человека, которая характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных оказывать прямое и косвенное воздействие на организмы.

Широко используемое словосочетание «Окружающая среда» является тавтологией, так как «среда» и «окружение» одно и то же (синонимы). Компоненты биосферы, помимо минеральных (косное и биокостное) веществ - это живое и биогенное вещество. Живое вещество (по В.И. Вернадскому) - совокупность тел всех живых организмов, населяющих Землю. Оно представлено биомассой растений, животных, микроорганизмов, т.е. количеством их живого вещества.

Например: биомасса суши - около 6?1012 т, океана - 3?1010 т. На суше масса растений составляет 98-99%, зоомасса - 1-2%. Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности организмов: их выделения, трупы, мертвые остатки, продукты разложения, гумус, торф, уголь, нефть, отложения карбонатов и т.п. В результате фотосинтеза растительность Земли ежегодно образует около 100 млрд т органического вещества.

При этом усваивается около 200 млрд т углекислого газа и выделяется во внешнюю среду около 145 млрд т кислорода. Биоценоз (греч. bios - жизнь, koinos - общий) - совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от соседних территорий по химическому составу почв, вод и другим физическим показателям (солнечное облучение, высота над уровнем моря и т.п.). Его растительный компонент - фитоценоз; животный - зооценоз; микроорганизмы - микробиоценоз.

Биотоп - участок среды обитания живых организмов с однородными условиями. Ноосфера (сфера разума) - высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором глобального развития.

По В.И. Вернадскому, «ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете»; «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого»; «Человек выступает в роли главной движущей силы природного процесса, великой, быть может, космической силы». Загрязнение природной среды Характеристика загрязнений Загрязнение природной среды - это неблагоприятное изменение среды обитания, которое прямо или косвенно меняет физико-химические свойства среды и условия существования живых организмов.

Загрязнение может быть связано с природными явлениями и с деятельностью человека. В зависимости от сферы деятельности человека различают бытовые, сельскохозяйственные, промышленные загрязнения. Промышленные выбросы дополнительно классифицируют по разным признакам на организованные и неорганизованные, непрерывные и периодические, горячие и холодные, точечные и рассредоточенные, первичные и вторичные.

Различают два типа загрязнения: вещественное и энергетическое. По виду воздействия загрязнение может быть механическое (твердые тела в воздухе, воде), физическое (шум, излучение), химическое, биологическое (насекомые, микроорганизмы). Виды энергетического загрязнения: тепловые выбросы; колебания звуковой волны, радиоактивное излучения. Загрязнители (загрязняющие вещества) различают по агрегатному состоянию: выбросы в атмосферу (газообразные, жидкие, твердые, смешанные), сточные воды, твердые отходы и по степени загрязнения: условно чистые, загрязненные; нетоксичные, токсичные.

Основная характеристика загрязнителей - это их предельно допустимая концентрация (ПДК). По токсичности вредные вещества по ГОСТ 12.1.007-76 подразделяют на 4 класса: 1 - чрезвычайно опасные; 2 - высоко опасные; 3 - умеренно опасные; 4 - малоопасные. В этом стандарте приведены ПДК более чем для 2000 веществ.

Одновременное присутствие в биосфере нескольких вредных веществ должно удовлетворять условию: сумма их относительных количеств должна быть не более 1: C1/ ПДК1 + C2/ ПДК2 +…+ Cn/ ПДКn ? 1. (2.2) где C1, C2, Cn - концентрация вещества; ПДК - его предельно допустимая концентрация. Загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы рассматриваются отдельно. Биологическое загрязнение В отличие от воздуха вода и особенно неподвижная почва способны накапливать и хранить попадающие в них загрязнения, в том числе биологические.

Почва и вода - среда обитания низших животных и микроорганизмов, таких как бактерии, грибки, вирусы и др. Некоторые из них являются болезнетворными: палочки сибирской язвы, столбняка, ботулизма, газовой гангрены, возбудители дизентерии, холеры, тифа, чумы, ящура, бруцеллеза и др. Источники болезнетворных загрязнений: недостаточно обезвреженные твердые и жидкие хозяйственно-бытовые отходы (особенно учреждений здравоохранения), скотомогильники, выбросы животноводческих комплексов и ряда предприятий - боен, биофабрик и т.п. Другой вид биологического загрязнения - это насекомые и другие организмы - переносчики болезней, например, комары (малярия), клещи (энцефалит), вши (тиф), мыши и крысы (чума) и т.д. Серьезный вред наносят животные и растения, попавшие из другой экосистемы в новую экосистему, где у них нет естественных врагов (экофагов). Примеры: массовое размножение и расселение кроликов в Австралии, где нет волков и лис; быстрое распространение колорадского жука из Америки по Европе и Азии; наступление на местные леса Колхиды (Грузия) эвкалиптов, ввезенных из Австралии и высаженных для осушения болот.

Функции биосферы 1. Энергетическая функция.

Поглощение солнечной энергии (фотосинтез), производство биомассы и ее превращения. Часть энергии рассеивается в виде тепла, часть запасается в виде ископаемого топлива (нефть, торф, уголь, газ и т.п.). 2. Концентрационная функция. Это избирательное накопление веществ, необходимых для построения биомассы. 3. Деструктивная функция: разложение органического вещества на простые неорганические эту задачу выполняют микроконсументы-сапрофаги (от "sapros" гнилой). Биосфера осуществляет круговорот веществ, вовлекая в этот круговорот биотические и абиотические составляющие. 4. Транспортная функция, которая заключается в различных переносах вещества; против силы тяжести, перемещение по поверхности Земли, осадки и т. д. 5. Средообразующая функция. Атмосферный воздух, почва, состав воды, климат - это результат деятельности биосферы: она обеспечивает необходимое для жизни содержание биогенных элементов.

В.И. Вернадский считал, что жизнь сама создает условия благоприятные для ее существования.