Глобальные экологические проблемы различных объектов биосферы

Основные причины антропогенного опустынивания – это избыточный выпас скота, вырубка лесов, а  также чрезмерная и неправильная эксплуатация обрабатываемых земель (монокультурность, вспашка целины, возделывание склонов).

Остановить процесс опустынивания  можно, и такие попытки предпринимаются, прежде всего в рамках ООН. Еще  в 1997 Международной конференцией ООН  в Найроби был принят план борьбы с опустыниванием, касающийся, в  первую очередь, развивающихся стран  и включавший 28 рекомендаций, осуществление  которых, по мнению экспертов, могло  бы, по крайней мере, предотвратить  расширение этого опасного процесса. Однако осуществить его удалось  лишь частично – по разным причинам и, в первую очередь, из-за острой нехватки средств. Предполагалось, что для  претворения этого плана в  жизнь потребуется 90 млрд. долларов (по 4,5 млрд. в течение 20 лет), но полностью  изыскать их так и не удалось поэтому  срок действия этого проекта был  продлен до 2015 года. А численность  населения в аридных и полуаридных  регионах мира, по оценкам ООН, составляет сейчас более 1,2 млрд. человек.

Водная эрозия – разрушение незакрепленного растительностью  почвенного покрова под воздействием текучих вод. Атмосферные осадки сопровождаются плоскостным смывом мелких частиц с поверхности почвы, а ливневые дожди вызывают сильное  разрушение всей почвенной толщи  с образованием промоин и оврагов.

Этот вид эрозии появляется при уничтожении растительного  покрова. Известно, что травянистая  растительность задерживает до 15–20% выпадающих осадков, а кроны деревьев еще больше. Особо важную роль играет лесная подстилка, которая полностью  нейтрализует ударную силу дождевых капель и резко снижает скорость текучей воды. Сведение лесов и  уничтожение лесной подстилки вызывает усиление поверхностного стока в 2–3 раза. Усиленный поверхностный сток влечет за собой энергичный смыв верхней  части почв, наиболее богатой гумусом  и элементами питания, и способствует энергичному образованию оврагов. Благоприятные условия для водной эрозии создает и распашка обширных степей и прерий и неправильная обработка  почвы.

Смыв почв (плоскостная  эрозия) усиливается явлением линейной эрозии – размывом почв и почвообразующих  пород в результате роста оврагов. В отдельных районах овражная сеть столь развита, что занимает большую часть территории. Образование  оврагов полностью разрушает  почву, усиливают процессы поверхностного смыва и расчленяют пахотные площади.

Масса смываемой почвы  в районах земледелия составляет от 9 т/га до десятков тонн с каждого  гектара. Количество органических веществ, смываемых на протяжении года со всей суши нашей планеты, составляет внушительную цифру – около 720 млн. т.

Предупредительными мероприятиями  водной эрозии являются сохранение лесных насаждений на крутых склонах, правильная вспашка (с направлением борозд поперек  склонов), регулирование выпаса скота, укрепление почвенной структуры  посредством рациональной агротехники. Для борьбы с последствиями водной эрозии применяют создание полезащитных лесных полос, устройство различных  инженерных сооружений для задержания поверхностного стока – плотин, запруд в оврагах, водозадерживающих  валов и канав.

Эрозия – один из наиболее интенсивно протекающих процессов  разрушения почвенного покрова. Самая  отрицательная сторона эрозии почвенного покрова заключается не во влиянии  на потери урожая данного года, а  в разрушении строения почвенного профиля  и потере важных составных его  частей, для восстановления которых  требуются сотни лет.

2. Засоление почв

На территориях с недостаточным  атмосферным увлажнением урожайность  сельскохозяйственных культур сдерживается недостаточным количеством поступающей  в почву влаги. Для восполнения  ее недостатка с давних времен применяется  искусственное орошение. Во всем мире почвы орошаются на площади свыше 260 млн. га.

Однако неправильное орошение приводит к накоплению солей в  орошаемых почвах. Главными причинами  антропогенного засоления почв являются бездренажное орошение и неконтролируемая подача воды. В результате этого  повышается уровень грунтовых вод  и когда уровень грунтовых  вод достигает критической глубины, начинается энергичное соленакопление за счет испарения содержащей соли воды, поднимающейся к поверхности  почвы. Этому способствует и орошение водой с повышенной минерализацией.

В результате антропогенного засоления во всем мире ежегодно теряется около 200–300 тыс. га высокоценных поливных земель. Для охраны от антропогенного засоления создаются дренажные  устройства, которые должны обеспечить расположение уровня грунтовых вод  на глубине не менее 2,5–3 м, и системы  каналов с гидроизоляцией для  предотвращения фильтрации воды. В  случае накопления водорастворимых  солей рекомендуется промывка почв с дренажным водоотводом для  удаления солей из корнеобитаемого  слоя почвы. Охрана почв от содового засоления  включает в себя гипсование почв, применение минеральных удобрений, содержащих кальций, а также введение в севооборот многолетних трав.

Для предупреждения негативных последствий орошения необходим  постоянный контроль за водно-солевым  режимом на орошаемых землях.

3. Химизация земледелия

Успехи земледелия, достигнутые  в результате внедрения достижений химии, хорошо известны. Высокие урожаи получаются благодаря использованию  минеральных удобрений, сохранение выращиваемой продукции достигается  с помощью пестицидов – ядохимикатов, созданных для борьбы с сорняками  и вредителями. Однако все эти  химические средства нужно применять  очень осторожно и строго соблюдать  разработанные учеными количественные нормы вносимых химических элементов. Иначе, их чрезмерного использование вызывает сильное загрязнение почв, в резельтате чего эти земли выводятся из использования.

3.1. Загрязнение почвы минеральными удобрениями

Почвы загрязняются минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие 
соединения. Б. Коммонер (1970) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений, применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия такого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других элементов.

В последнее время выявлен  еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных  удобрений, и в первую очередь  нитратов. Оказалось, что большое  количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу  двух «парниковых» газов — закиси азота и метана. Нитраты опасны и для человека. Так, при поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности возникновение метгемоглобинемии вследствие биологических превращений нитратов в нитриты и другие токсичные соединения азота.

Под влиянием минеральных  удобрений также меняется соотношение между гуминовыми и фульвокислотами. По данным некоторых исследователей, длительное внесение минеральных удобрений достоверно снижало долю гуминовых кислот. Учитывая то, что гумусовые вещества являются важным экологическим фактором, влияющим на жизнедеятельность почвенных организмов, их разрушение неизбежно повлечет за собой изменения в естественной структуре педоценозов.

Возможны и более существенные отрицательные экологические последствия  дегумификации почв. Гумусовые вещества на 52-62% состоят из углерода. При их минерализации происходит образование  СО₂, который поступает в атмосферу и способствует формированию парникового эффекта. Считается, что 20% всего углекислого газа, накопившегося в атмосфере в результате антропогенной деятельности, образовалось вследствие разрушения почвенного органического вещества.

 Применение таких широко распространенных видов удобрений, как аммиачная селитра, хлористый калий и другие, способствует подкислению почвенного раствора. Если при разовом использовании удобрений в небольших дозах существенного изменения рН не наблюдается, то при длительном, в течение ряда лет, происходит сильное подкисление почв.

Регулярное использование минеральных удобрений не повышает, а, наоборот, снижает урожайность полевых культур.

К негативным последствиям применения удобрений следует отнести и  увеличение подвижности некоторых  микроэлементов, содержащихся в почве. Они более активно вовлекаются  в геохимическую миграцию. Это  ведет к возникновению в пахотном слое дефицита В, Zn, Сu, Мn. Ограниченное поступление микроэлементов в растения неблагоприятно влияет на процессы фотосинтеза, снижает их устойчивость к заболеваниям, недостаточному и избыточному увлажнению, высоким и низким температурам.

Минеральные удобрения являются основным источником загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ) и токсичными элементами. Это связано с содержанием  в сырье, используемом для производства минеральных удобрений, стронция, урана, цинка, свинца, ванадия, кадмия, лантаноидов  и других химических элементов.

3.2. Загрязнение почвы пестицидами

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Мировое  производство пестицидов постоянно  растет. Увеличивается и число  их типов. Например, в США их количество достигло 900.  Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кг химических средств.

В настоящее время влияние  пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию  на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при  применении пестицидов наряду с некоторым  увеличением урожайности отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность  продукции, утрачивается естественное плодородие и т. д.

По мнению ученых, подавляющая  часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя  виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время  как человек использует их для  уничтожения весьма ограниченного  числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного  числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек  старается использовать значительно  больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, а в более высоких концентрациях обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них — ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных элементов для растений и на микробиологических процессы.

После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их вымывается из почвы и  попадает в водоемы. Они могут  ухудшать вкус, запах и цвет пресной  воды. Многие пестициды устойчивы  в водной среде и могут накапливаться  в отдельных органах животных. Установлено, что до 25% применяемых  пестицидов попадает в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных пестицидами, загрязняет не только небольшие  водоемы, реки, но и эстуарии (широкое  устье реки, впадающее в море или  океан). В Средней Азии при орошении сельскохозяйственных культур коллекторно-дренажными водами выносится 1,1—2,5% хлорорганических и 0,2—0,5% фосфорорганических препаратов от общего количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5% хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй обработках полей, и около 0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют 2,5—4,2% применяемых.

Таким образом, можно с  уверенностью констатировать, что общий  экологический вред от использования  загрязняющих почву пестицидов многократно  превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается  весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. Растительный покров оказался очень  чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его применения, но и в местах, достаточно удаленных  от них, из-за переноса загрязняющих веществ  ветром или поверхностным стоком воды. Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь.

Работами отечественных  и зарубежных исследователей неопровержимо  доказано, что загрязнение почв пестицидами  вызывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному  нарушению воспроизводящих функций  и, как следствие, к тяжелым демэкологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры  биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия. Иногда оно, как это ни парадоксально, проявляется  в увеличении численности этой популяции, которую собирались уничтожить. В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней и сорняков.