Файл: Учебное пособие СанктПетербург 2012 Рецензенты Ивахнюк Г. К., доктор химических наук, профессор, академик манэб.doc

С газовой функцией в настоящее время связывают два переломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со временем, когда концентрация его достигла примерно 10% от современной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озона и образования озонового слоя в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого функцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления, прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает

практически безжизненными глубинные слои болот, а также значительные придонные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная — способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание, по сравнению с окружающей организмы средой, на несколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных организмов — в миллионы раз). Результат концентрационной деятельности — залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т.п. Эту функцию живого вещества всесторонне изучает наука биоминералогия. Организмы-концентраторы используются для решения конкретных прикладных вопросов, например, для обогащения руд интересующими человека химическими элементами или соединениями.

5. Деструктивная — разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни — грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

---

6. Транспортная — перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций). С ней, в конечном счете, связано преобразование физико-химических параметров среды. Эту функцию можно рассматривать в широком и более узком планах.

В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.

В более узком плане средообразующая функция живого вещества проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вернадский, как отмечалось выше, почву называл биокосным телом, подчеркивая тем самым большую роль живых организмов в ее создании и существовании. Роль живых организмов в образовании почв убедительно показал Ч. Дарвин в работе "Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей". Известный ученый В. В. Докучаев назвал почву "зеркалом лапдшафта", подчеркивая тем самым, что она продукт основного ландшафтообразующего элемента — биоценозов и, прежде всего, растительного покрова.

Локальная средообразующая деятельность живых организмов и особенно их сообществ проявляется также в трансформации ими метеорологических параметров среды. Это прежде всего относится к сообществам с большой массой органического вещества (биомассой). Например, в лесных сообществах микроклимат существенно отличается от открытых (полевых) пространств. Здесь меньше суточные и годовые колебания температур, выше влажность воздуха, ниже содержание углекислоты в атмосфере на уровне полога, насыщенного листьями (результат фотосинтеза), и повышенное ее количество в припочвенном слое (следствие интенсивно идущих процессов разложения органического вещества на почве и в верхних горизонтах почвы).

Из других средообразующих свойств растительного покрова следует назвать очистку воздуха и вод от загрязнений, усиление питания подземных водных источников (грунтовых вод), сохранение почв от разрушения (эрозии) и т.п.

8. Рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насекомыми и т.п.

---

Важна также информационная функция живого вещества, выражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию, закрепляют ее в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям. Это один из проявлений адаптационных механизмов.
В главе были рассмотрены системность и основные понятия экологии, процессы взаимодействия организмов и окружающей среды в экосистемах различного уровня, учение В.И. Вернадского о биосфере.

Приведенные примеры свидетельствуют, насколько разнообразны взаимосвязи в экосистемах, их зависимость от биотических, абиотических и антропогенных факторов, а также насколько обязателен творческий (системный) подход в каждом конкретном случае, даже при том условии, что выявлены какие-то общие закономерности существования экосистем. Возможности моделирования и создания человеком экосистем во многом зависят не только от биологических свойств видов, но и от условий местообитания. Несомненна также относительность и необходимость конкретизации таких основополагающих экологических постулатов, как "разнообразие — синоним устойчивости", неизбежность резкого снижения продуктивности экосистем в климаксной стадии, неоднозначность терминов "устойчивость" и "стабильность" и др.
Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Влияние деятельности человека на природу в современную эпоху.
   
2. 
   Экологические системы.
   
3. 
   Свойства живого вещества.
   
4. 
   Среда обитания и факторы среды.
   
5. 
   Сообщества (биоценозы), их таксономический состав и функциональная структура.
   
6. 
   Пожары – как экологический фактор.
   
7. 
   Уровни биологической организации.
   
8. 
   Классификация организмов по способу питания и дыхания.
   
9. 
   Закон пирамиды энергии.
   
10. 
    Понятие биоаккумуляции.
    
11. 
    Понятие биотического потенциала.
    
12. 
    Эволюция происхождения жизни на Земле.
    
13. 
    Функции живого вещества.
    

3. Антропогенные воздействия на биосферу. Экологический мониторинг
Охранять природу – значит правильно ею пользоваться.

Главная проблема устойчивого развития человеческого общества — излишне высокий уровень потребления в промышленно развитых странах. В результате развития разрушительной промышленно-технической деятельности человека произошли такие изменения, которые обусловили превращение антропогенного фактора в решающий фактор не только регионального, но и глобального масштаба. Проблемы разумного целенаправленного развития общества впервые наиболее четко поставлены в работах В. И. Вернадского, который обратил внимание на то, деятельность человека по своим масштабам стала соизмеримой с силами природы. Пока человек своей активностью не нарушал равновесия в природе, процессы саморегулирования уравновешивали последствия его деятельности. Однако рост энергетической и технической мощи общества, не подкрепленный научным предвидением, привел к загрязнению окружающей среды, которое становится необратимым.

---

Больше, чем для других промышленно развитых стран мира, этот вывод соответствует ситуации в России. Так, уровни загрязнения воздуха в 86 городах с численностью населения около 40 млн. человек зачастую превышают допустимые нормы в 10 раз и более. Многие водоемы, используемые для питьевого водоснабжения, не отвечают установленным требованиям по качеству воды. Значительные площади земель загрязнены азотистыми соединениями, пестицидами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Экономическое развитие некоторых городов и районов (Кузбасс, Братск, Норильск, Нижний Тагил, Стерлитамак, Уфа и др.) невозможно без принятия надлежащих мер по охране природы.

Серьезной проблемой стали опасные производства и потребления, поскольку темпы образования и накопления промышленных и бытовых отходов очень высоки, а новые мощности по их утилизации и переработке практически не создаются. Человек для удовлетворения собственных нужд вовлек в сферу своего потребления большое количество новых для биосферы веществ и материалов, не имея при этом достаточных сведений о их безопасности. В конце второго тысячелетия на нашей планете с коммерческими целями производится около 100 000 химических веществ, но 95% объема мирового производства приходится всего на 1500 из них. Более 75% отходов являются токсичными для окружающей среды и человека. В среднем по России около трети всех отходов вывозится на несанкционированные свалки, либо тайно захоранивается, причем только 5% токсичных отходов хранится в специально отведенных местах.

При современном уровне развития науки и техники высокий уровень безопасности использования может быть обеспечен для любых химических веществ и материалов. Однако, по оценкам международных экспертов, большинство стран, особенно развивающихся, пока не способны сочетать рентабельность и безопасность при использовании химических веществ. Механизм пагубного воздействия результатов хозяйственной деятельности человека на живые организмы нашей планеты весьма существенен. Особенностям и масштабам ускоряющегося природного и антропогенного загрязнения биосферы, связанного с развитием промышленных и сельскохозяйственных производств, посвящена наша тема.
3.1. Понятие и источники загрязнения окружающей среды
В отличие от естественного воздействия в результате антропогенной деятельности в окружающую среду ежегодно поступают вещества, которые являются в значительной части токсичными и более опасными для биосферы, приводят к ухудшению экологических условий жизнедеятельности живых организмов, и в

---

первую очередь человека, нанося ущерб его здоровью.

Важнейшая особенность процессов загрязнения состоит в том, что не всякий антропогенный выброс в биосистему приводит к загрязнению, а только такой, который существенно изменяет ее структуру.

Загрязнение — это привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных физических, химических, информационных или биологических агентов или превышение их естественного среднемноголетнего уровня в различных средах, приводящее к негативным воздействиям.

Факторы оценки окружающей среды

Количественный фактор. Содержание газов антропогенного происхождения лежит в области следовых количеств (концентраций) — 10^-6—10^-9. Эти количества не сравнимы с газообразными выбросами естественных процессов, происходящих в атмосфере и литосфере (вулканическая деятельность, пожары). В целом состав компонентов биосферы земной атмосферы, как известно, состоит в основном из инертного азота (70%), кислорода (21%), углекислого газа (0,03%), паров воды (0,4%), водорода, аргона и других инертных газов (0,57%) и под действием антропогенных воздействий не изменяется.

Количественный фактор антропогенных загрязняющих веществ значителен и определяется при аварийно-залповых выбросах (при утечке токсичных отходов из хранилищ), когда происходит прямое воздействие на окружающую среду.

Пространственный фактор оценки качества окружающей среды связан с выявлением особенностей распространения влияния загрязняющих веществ в зависимости от природной зоны, размещения производства, типа воздействия (основного, смешанного, сопутствующего) и характера удаления токсичных отходов (поверхностное складирование, подземное захоронение, сброс в море, Мировой океан и т. д.)

Временной аспект воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду связан с выявлением особенностей их влияния в зависимости от этапа и стадии освоения природных ресурсов, источника воздействия, продолжительности и вида воздействия.
3.2. Классификация загрязнения окружающей среды

Природа загрязнений может быть физическая, физико-химическая, электромагнитная, биологическая и т. д. (рис. 3.1).

Физические загрязнения представляются, как правило, ионизацией воздуха при передаче энергии на большие расстояния (пыль, дым, тепловое, шумовое, световое).

---