Деградация наземных экосистем реферат

Обновлено: 04.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Деградация окружающей среды

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 (H2O). 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.

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. Видовое разнообразие наиболее эффективно оценивается с помощью… Читать ещё >

нормирование и снижение загрязнения окружающей среды

Критерии деградации наземных экосистем ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

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 [1] [2] :

— 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.

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

Причины возникновения состояния и характер развития системы.

макс, или снятие климакс;

Интенсивность воздействий превышает регенерационные возможности экосистемы, сукцессионный процесс обрывается на предклимаксной стадии. Когда такое состояние поддерживается длительное время, восстановление климаксной фазы становится невозможным даже после снятия воздействий: система необратимо переключается на иной путь развития (ряд полунриродных 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.

Причины возникновения состояния и характер развития системы.

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, моноили олигодоминантность, разомкнутость биогенного круговорота и др.).

Для вычисления показателя сокращения видового разнообразия оценивают потенциальное разнообразие на основе зависимости между числом видов и площадью [3] :

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. Схема действия факторов среды на живые организмы

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.

Скорость деградации экосистем рекомендуется рассчитывать по 5— 10-лет;

ним рядам наблюдений [4] . 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:

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).

Деградация окружающей среды

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).

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: математика, новшество.

Читайте также: