Наука экология, ее содержание и задачи

Человек как элемент биосферы появился относительно недавно, около 3 — 2 млн. лет назад, в один из поздних этапов ее эволюции, и до начала ХХ века, его активность носила локальный характер. Несмотря на свою молодость по сравнению с другими представителями животного царства, именно человек стал той громадной геологической и геохимической силой, которая сильно повлияла на изменение экологической обстановки за последние 100, а

особенно 50 лет.

Вначале человек  использовал свою мускульную силу, затем животных и кинетическую энергию падающей воды, энергию ветра. Потом он овладел энергией пара, превратив его в механическую, а затем и в электрическую энергию. Наконец, он научился использовать энергию атома и вплотную подошел к возможности использования энергии термоядерного синтеза. Мощное рассеяние энергии в биосфере резко усилило напряженость протекающих в ней ароцессов.

Сейчас активность человека уже охватывает всю биосферу и является глобальной. Человечество вступило в индустриалъный век интенсивного давления на окружающую среду во всех сферах: воздушной, наземной, подземной.

ХХ век поставил проблему выживания человечества в силу появления неотвратимых признаков уничтожения уже не только целых народов, а среды обитания.

ХХ век — это  век перехода биосферы в ноосферу, когда человечество стало значительной планетарной силой, что особенно ярко проявилось в 40 — 50-х годах ХХ столетия с наступлением атомной и космической эры.

Если биосфера — это сфера Земли, то ноосфера — это уже сфера Солнечной системы. Ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы в познавательных и производственно-хозяйственных целях человеческого общества. Однако надо помнить об ограниченности ресурсов биосферы и необходимости сохранения среды обитания как колыбели Жизни и Человечества.

 

3. Глобальные  экологические проблемы.

 

Человек на протяжении своей длительной эволюции долгое время оставался обычным биологическим видом. Он без ограничений использовал различные природные ресурсы: потреблял для своих нужд разнообразные организмы, осваивал новые земли. Особое положение в биосфере человек стал занимать с того времени, когда он научился использовать небиосферные вещества и энергию. Сюда относятся не только полезные минеральные ископаемые, например, руды различных металлов, но и те природные вещества, которые биосфера исключила из постоянного биологического круговорота: подземные залежи углей, нефти, горючих газов. Это привело к загрязнению — привнесению в среду или возникновению в ней новых, обычно не характерных веществ и энергии, или обычных веществ, превышающих нормальный уровень.

 

3.1. Проблема энергетического голода.

 

Современный научно-технический  прогресс, а также быстрый рост численности населения обусловлены в первую очередь очень интенсивным использованием традиционных источников энергии: угля, нефти, горючих газов, сланцев, торфа. Их использование ведет к повышению уровня загрязнения биосферы. Кроме того, сами по себе эти источники не бесконечны. По оценкам ученых, они будут полностью истощены уже в ближайших два столетия. Подсчитано также, что за счет энергии и других ресурсов, которые биосфера постоянно восстанавливает, на планете Земля нормально могут жить только 200 — 250 млн. человек. Современная численность населения планеты составляет 5 млрд. человек. Поэтому ведется активный поиск альтернативных, т. е. новых источников энергии: атомной, солнечной, морских приливов и т. д. Среди альтернативных источников энергии в настоящее время наибольшую значимость приобрела атомная. Однако при использовании этого вида энергии возникает много сопутствующих проблем. До сих пор не решено, как использовать большое количество твердых отходов радиоактивного топлива, как предотвратить радиоактивное поражение организмов? Радиоактивное загрязнение наиболее опасно, так как проявляется: непосредственно, сразу (соматические поражения); в одном поколении или в их короткой цепи; в неопределенно длинной цепи поколений (мутагенные поражения). В результате катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1986 г. в середине Европы впервые в истории образовалась экологическая пустыня — территория, непригодная для жизни человека.

В ходе решения проблемы «энергетического голода ведется интенсивный поиск решения, как энергетических вопросов, так и путей стабилизации роста населения планеты.

 

3.2. Проблема промышленных отходов.

 

В связи с растущими объемами производства в биосфере постоянно накапливаются разнообразные отходы: твердые, отходящие газы, сточные воды. Большой объем отходов привел к «кризису редуцентов». В трофических сетях биоценозов редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или вовсе неспособны это сделать из-за неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. С твердыми отходами связаны необходимость постоянного расширения имеющихся полигонов отходов возле населенных пунктов и неизбежное попадание в окружающую среду разнообразных вредных веществ. Отходы, содержащие немало вредных веществ, со временем попадают в открытые водные источники, ухудшая условия жизни не только пресных, но и морских водоемов. В промышленно развитых районах существует постоянная угроза загрязнения источников питьевой воды. Поэтому наиболее оптимальным признано обеспечение населения питьевой водой не из открытых источников, а из глубоких подземных (артезианских). В большинстве европейских государств запрещен сброс в открытые водоемы недоочищенных стоков. Вблизи водных источников запрещается строительство предприятий. Главным направлением в решении проблемы снижения объемов попадания загрязняющих веществ в окружающую среду является создание малоотходных и безотходных технологий.

 

3.3. Проблема кислотных дождей.

 

Различные топливные установки выбрасывают в воздух большое количество оксидов, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют кислотные соединения. Далее воздушные массы способны перемещаться на сотни и тысячи километров и выпадать в виде кислотных дождей или снега. Закисление природной среды за счет попадания в воздух соединений серы и азота характерно практически для всей территории Европы и для многих других регионов Земли. Закисленные осадки, попадая в водоемы, резко ухудшают развитие рыб и других водных животных, особенно на ранних стадиях их развития. С закислением природной среды связывают прогрессирующее в Европе усыхание еловых лесов и некоторые другие, экологически нежелательные явления. Попадание в природные водоемы (особенно стоячие) серы, азота, фосфора, углерода в значительных концентрациях способствует бурному развитию синезеленых водорослей и других микроскопических продуцентов. Массы этих перегнивающих организмов расходуют огромное количество кислорода, растворенного в воде, ухудшая, таким образом, условия жизни для других обитателей водоемов. В дальнейшем полусгнившие массы синезеленых водорослей, бактерий в смеси с пылевыми частицами, тоже поступающими из воздуха, оседают на дно и приводят в конечном итоге к ускоренному заилению и обмелению водоемов. Особенно ускорился в Европе этот процесс в последние десятилетия.

Кислотные дожди очень  опасны для здоровья человека. В  процессе сгорания углеводородного топлива (бензин, мазут, дизтопливо), кроме летучих оксидов, выделяются ионы тяжелых металлов (металлов со сравнительно высоким атомным весом): свинца, ртути, кадмия и др. Подвижность тяжелых металлов и солей резко возрастает при подкислении почвенных растворов. В результате эти вещества поглощаются растениями и через пищевые цепи попадают в организм человека. Тяжелые металлы из тканей человека выводятся крайне медленно. Они способны вызвать как соматические, так и мутагенные повреждения.

Основными путями снижения попадания в окружающую среду кислотных соединений и тяжелых металлов признаны: совершенствование и установка газоуловительных устройств на теплоустановках; переход на экологически чистые виды топлива (например, природный газ); создание растительных защитных полос на транспортных магистралях.

 

3.4. Проблема озонового слоя.

 

В верхнем слое атмосферы, на высоте 20 — 25 км существует тонкая газообразная оболочка, состоящая из молекул озона в повышенной концентрации озоновый слой. Озоновый слой препятствует попаданию на земную поверхность опасной для жизни части ультрафиолетового излучения. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), уменьшение концентрации озона на 1% приводит к увеличению заболеваний людей раком на 6%. Уменьшение озона в верхних слоях атмосферы приводит к нарушению обмена веществ и далее к снижению продуктивности сельскохозяйственных растений, гибели фитопланктона (корма для рыб) в океанах и т. д.

Озоновой дырой называется значительное пространство с понижением концентрации озона до 50% и более. В начале 80-х годов озоновая дыра была выявлена над Антарктидой. В начале 90-х годов озоновые мини-дыры стали отмечаться и над Антарктикой. Основной причиной разрушения озона считается выброс в атмосферу фреонов. Эти летучие вещества, применяемые в холодильниках, различных аэрозольных баллончиках, оказавшись в воздухе, быстро поднимаются вверх и разрушаются с освобождением свободного хлора. Одна молекула хлора губит десять тысяч молекул озона. Установлено, что разрушителями озонового слоя являются и сверхзвуковые самолеты, раке ты — носители космических систем.

Для уменьшения масштабов разрушения озонового слоя, согласно международным соглашениям, промышленно развитые государства мира переходят на производство с заменой озоновредных веществ. Установлено, что те же молекулы озона в тропосфере (нижний слой атмосферы) разрушают живые ткани, включая клетки легких человека. Признано также, что уничтожение лесов, падение их биологической продуктивности усиливаются совместным воздействием кислотных дождей и загрязнения озоном. Опасные концентрации озона в тропосфере возникают в результате фотохимической реакции окислов азота и органических загрязнителей.

 

3.5. Проблема парникового эффекта.

 

Установлено, что на Земле  по сравнению с концом ХIХ в. средняя  температура повысилась на 0,6° С, а к 2025 г. повышение составит уже 2,2 — 2,5° С. Такое потепление объясняют увеличением концентрации в воздухе антропогенных газов (углекислого газа, метана, оксида азота, фреонов). Эти газы, скапливаясь в атмосфере, пропускают солнечные лучи, но задержи-вают тепловое излучение с Земли. Такая задержка тепла и приводит к медленному потеплению климата планеты (парниковый эффект). С дальнейшим развитием парникового эффекта предполагается возможное таяние морских и горных льдов в районах вечной мерзлоты, подтопление при морских равнин и ряд других отрицательных последствий для человека и природы. Одновременно предполагаются и положительные последствия парникового эффекта: увлажннение климата и «оживание» пустынь, увеличение продуктивности лесов и других биоценозов в регионах с недостатком влаги и т. д. Учитывая преобладание отрицательных последствий, создан межправительственный комитет, разрабатывающий меры предотвращения парникового эффекта.

 

3.6. Проблема обезлесивания и сохранения болот.

 

В отчете ЮНЕП «О состоянии окружающей среды к 2000 году» отмечено, что «сведение лесов — вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечеством...» Особенно интенсивно вырубаются леса в тропических зонах Америки, Азии, Африки. В Европе лесная растительность, особенно хвойные массивы, страдают из-за губительного влияния кислотных дождей. Сведение лесов приводит к отрицательным экологическим последствиям: изменяются погодные условия на крупных площадях, на рушается баланс кислорода и углерода в круговоротах веществ, усиливается эрозия (разрушение почв), изменяется режим рек, сокращается численность живых организмов, исчезают редкие биоценозы.

Сведение лесов —  основная причина вымирания видов животных и растений.

 

3.7. Проблемы экологии человека.

 

Экология человека — комплексная наука, изучающая взаимодействие человека как биологического организма и как социального (общественного) существа с окружающей средой. Экология человека — это бурно развивающаяся наука. Научно-технический прогресс, значительно повысивший уровень материальных и культурных потребностей человека, породил и значительное техногенное воздействие на живую природу, в том числе и на самого человека. Проблемы экологии человека объединяются в две большие группы:

 — выяснение источников неблагоприятного воздействия на организм и на сообщество людей;

 — поиск практических  путей устранения или снижения неблагоприятного воздействия окружающей среды.

Появились и продолжают расти заболевания, связанные с  загрязнением окружающей среды или вызванные переуплотненным проживанием людей в одном месте (например, в крупных городах) — «болезни цивилизации». По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), значительная часть болезней (около 80%) — результат экологической обстановки в определенных регионах земного шара. Аллергия — состояние повышенной реактивности животного организма на определенные, преимущественно органические вещества (пыльца, споры растений, бытовая пыль, некоторые пищевые продукты и т. д.). Наиболее быстро увеличивается число людей, страдающих бронхиальной астмой, аллергическим ринитом и другими аллергическими болезнями.

Современные болезни, занимающие первые места в печальной статистике смертности населения планеты, — сердечно-сосудистые и онкологические (раковые) гораздо чаще встречаются в регионах повышенной загрязненности среды. Грусть новых городов — явление повышенной заболеваемости жителей новых городских районов. Это болезненное явление связывают с пока малоизученньими социально-экологическими нарушениями.

Бактериальные и вирусные заболевания. В результате загрязнения и общего ухудшения качества питьевой воды в регионе Аральского моря в 29 раз увеличилось количество заболеваний брюшным тифом, в 7 раз — гепа титом (желтухой).

Пороки опорно-двигательной системы. Нередко вызываются прямым загрязнением, например в Иркутске, где предприятия по производству алюминия выбрасывают много вредных веществ в среду, у 100% детей, достигших 10-летнего возраста, найдены пороки в развитии скелета.

Химические заболебания связаны с непосредственным влиянием конкретных загрязняющих веществ. В городе Черновцы в результате массового попадания в воздух вредных веществ у детей обнаружилась алопеция (облысение). В городах Алтая после пожаров на шахтах и уничтожения на полигонах ядерных ракет появились желтые дети. В Алтайском крае у 28% новорожденных обнаружена тяжелая желтуха. В Японии широко распространено заболевание минамата — избыток в организме соединений ртути, приводящий к расстройствам психики. Там же выявлено и (заболевание Итай-Итай) — избыток в организме кадмия, цинка и свинца, приводящий к тяжелым повреждениям кровеносных сосудов (инсульт). С непосредственным воздействием загрязнителей связаны и многие профессиональные заболевания — силикоз, лучевая болезнь, пневмокониоз и др.