Загрязнение биосферы

Загрязнение Мирового океана

Около 70% поверхности планеты занимает Мировой океан, тайны, и глубины которого до сих пор мало изучены. Летом 2018 года, ученые исследовавшие морские просторы, написали: “Мы поражены, как мало дикой природы, всего 13%, осталось в океане”.

Люди наносят непоправимый вред морям и рекам. Последствия их деятельности ежедневно увеличиваются. Неконтролируемый отлов рыбы, браконьерство, пластик, сточные воды, пополняющие водоемы, достигли таких масштабов, что времени принять меры остается все меньше.

Часть отходов, оседая на дно, отравляют морских обитателей. Мусор, остающийся на поверхности, сбивается в острова. Печально известное большое тихоокеанское пятно создал человек. По размерам оно превышает территорию Японии. Большую часть мусорного острова составляет пластик, микрочастицы которого ускоренными темпами накапливаются в океанской воде.

Вблизи прибрежных зон строятся города, промышленные предприятия. Бытовой и промышленный мусор, сточные воды заполняют водоемы. Сегодня в Мировом океане наблюдают химические, нефтяные, свинцовые, пластиковые, . Человек, словно забывает, что Мировой океан – это жизнь на планете.

По мере развития атомной промышленности, океан загрязняется огромным количеством опасных веществ, которые выделяют затонувшие подводные лодки, АЭС (атомные электростанции), захоронения на морском дне. Крупнейшая техногенная авария на Фукусимской АЭС, произошедшая весной 2011 года, выбросила в Тихий океан 80% радиоактивных веществ, которые были подхвачены течением Куросио и разнесены по Мировому океану.

В результате загрязнений, экологические проблемы вызывают нарушения биосферы:

1. Исчезают морские обитатели.
2. Развивающиеся бактерии вызывают цветение воды.
3. Исчезают климатические явления.
4. Повышается температура воды.

Совокупность проблем нарушает выработку Мировым океаном кислорода, меняет климат Земли, что постепенно приведет к глобальной катастрофе.

Усиление антропогенной нагрузки

Вся история человечества — это длинный путь, сопряженный с непрерывным экономическим ростом и последовательным разрушением оболочки Земли, в пределах которой существуют все живые организмы. Если говорить кратко об антропогенном воздействии на биосферу, то сущность этого процесса заключается в потреблении людьми природных ресурсов, необходимых для обеспечения полноценной жизнедеятельности.

В далекие времена человек взаимодействовал с природой как обычный биологический вид, он входил в состав глобальной экосистемы как ее составляющее звено. Уже в первобытную эпоху хрупкое экологическое равновесие в основном обеспечивалось за счет миграции больших групп людей после истощения растительных и животных запасов в прежней среде обитания.

Чем более развитой становилась человеческая популяция, тем сильнее от этого страдала естественная зона ее обитания. В соответствии с теорией А. Н. Тетиора люди прошли следующие этапы взаимодействия с биосферой:

• применение примитивных орудий труда, выступавших в роли первого звена взаимоотношений человека и окружающей среды;
• переход к искусственной выработке энергии, благодаря которой удалось расширить возможности в преобразовании природы;
• промышленная и научно-техническая революция;
• искусственное воспроизводство и более бережное отношение к биосфере.

Влияние глобальных изменений биосферы на жизнь человека

Глобальные изменения биосферы земли оказывают прямое и косвенное влияние на жизнь человека. В результате роста популяции и экономического развития, оказывается усиленное воздействие на окружающую среду, что в свою очередь вызывает глобальные изменения биосферы.

Одним из главных проявлений данных изменений является климатический кризис. Глобальное потепление, увеличение количества катастрофических природных явлений, таких как ураганы и наводнения, а также снижение уровня подземных вод и загрязнение водоемов становятся все более заметными влияниями на жизнь человека. Повышение температуры воздуха и уровня моря создают новые вызовы для строительства и обеспечения безопасности infastructure, а также приводят к частым засухам и недостатку питьевой воды.

Глобальные изменения биосферы также сказываются на экосистемах земли, изменяя естественные балансы и разрушая биологическое разнообразие. Это приводит к сокращению численности некоторых видов животных и растений, а также увеличению числа вымерших видов. Многие экосистемы становятся весьма уязвимыми и неустойчивыми, что отрицательно влияет на экономику и благосостояние жителей.

Нельзя не отметить и негативное влияние глобальных изменений биосферы на здоровье человека. Загрязнение воздуха и воды, использование пестицидов и гормональных препаратов для производства пищи, а также высокая температура и интенсивное ультрафиолетовое излучение способствуют развитию ряда заболеваний, включая болезни дыхательной и сердечно-сосудистой систем, рак и аллергические реакции.

Итак, глобальные изменения биосферы земли оказывают серьезное влияние на жизнь человека, а избежать их последствий возможно только путем масштабных усилий, направленных на защиту окружающей среды и устойчивое развитие.

Изменение климата с угрозой для биосферы

Изменение климата становится одной из наиболее серьезных глобальных экологических проблем. Быстрые изменения в климате негативно влияют на биосферу Земли и создают серьезные угрозы для ее живых организмов.

Одним из основных последствий изменения климата является глобальное потепление. Увеличение концентрации парниковых газов, таких как углекислый газ, метан и диоксид азота, приводит к удержанию тепла в атмосфере. Это вызывает рост средней температуры на Земле и различные климатические изменения.

Поднятие уровня морей, изменение распределения осадков, засухи, наводнения, усиление экстремальных погодных явлений — все эти изменения климата оказывают негативное воздействие на биосферу. Животные и растительные виды попадают под угрозу исчезновения или миграции из-за непригодности измененных условий для их жизни и развития.

Биосферные резерваты и природные парки также подвергаются угрозе из-за изменения климата. Разрушение экосистем, вымирание видов и потеря биоразнообразия приводят к нарушению природной равновесия и проблемам экологической устойчивости.

Необходимо принять меры по сдерживанию изменения климата и адаптации к нему

Важно сократить выбросы парниковых газов, развивать возобновляемые источники энергии, сохранять и восстановить природные экосистемы, проводить научные исследования по изучению последствий климатических изменений на биосферу и разрабатывать эффективные стратегии приспособления

Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие

За период своего существования биосфера прошла сложный путь развития: была на грани уничтожения, но снова возрождалась.

Примером катастрофы ученые называют столкновение Земли с крупным астероидом, произошедшее 65 млн лет назад. Природный баланс был нарушен. В результате погибли крупные позвоночные, в том числе динозавры. Планета почти полностью лишилась лесного покрова. Органическая жизнь на земле возродилась спустя 3 млн лет.

Ученые предполагают, что за время катастроф исчезли несколько миллиардов видов жизни.

Вулканические извержения, сход ледников также значительно повлияли на биосферу Земли: привели к дестабилизации, нарушали биологический круговорот. Однако спустя время система приспосабливалась и восстанавливалась.

Эти факты говорят об устойчивости биосферы. Биохимические реакции синтеза и разложения работают без сбоев. Разрушение этих реакций приведет к уничтожению всей биосферы в течение нескольких десятков лет.

Однако в последнее столетие ученые все чаще стали говорить о неустойчивости биосферы. Причина тому — антропогенное воздействие. Рост населения планеты привел к тому, что люди стали потреблять больше ресурсов, чем экосистема способна воспроизвести. Вмешательство человека в законы природы стало столь значительным, что биосфера не успевает восстанавливаться после глобального воздействия на нее.

Настало время, когда человечеству необходимо совместно планировать экономическое развитие, которое должно предусматривать сохранение и восстановление природной среды планеты Земля.

В конце ХХ века учеными введен термин «устойчивое развитие». Под ним понимается процесс взаимодействия всех стран, заключающийся в согласовании вопросов развития научно-технического прогресса и эксплуатации природных ресурсов.

Организация объединенных наций считает, что это многоэтапный процесс, который требует постепенного перехода к устойчивому развитию. В настоящее время предложено отказаться от нерационального использования природных богатств. Но сделать этот шаг в условиях конкуренции, стремления к росту прибыли, а также других жизненных ценностей людей пока не представляется возможным.

Ученые мира работают над решением вопроса рационального использования имеющихся природных ресурсов, занимаются поиском оптимальных путей переработки отходов, утилизации мусора, внедрением новых экологичных технологий. Особая задача — сохранение биологического разнообразия планеты.

Устойчивое развитие невозможно без сокращения конфликтов между людьми, умения договариваться и принятия адекватных совместных решений.

Основным документом по сохранению нашей планеты на сегодня является Хартия Земли. Это международная декларация, в которой изложены основные принципы создания устойчивого общества в ХХI веке.

Определение биосферы

Если сказать кратко, биосфера представляет глобальную экосистему нашей планеты. Эта оболочка планеты заселена множеством разных живых организмов, которые постоянно взаимодействуют друг с другом для поддержания собственного существования. Человек тоже является частью биосферы. Он тесно с ней взаимодействует, использует её ресурсы и влияет на её состояние.

В прошлом общество только пользовалось дарами природы. С появлением технологий биосфера начала сильно изменяться. Основные результаты влияния человечества на оболочку планеты нельзя назвать положительными. Его деятельность принесла природе немало вреда.

С помощью живой и неживой материй на планете происходит постоянный круговорот веществ. Также и человек значительно воздействует на различные организмы и природу. Некоторые современные учёные утверждают, что в далёком будущем эта оболочка Земли станет ноосферой. Такая биосфера, преобразованная хозяйственной деятельностью человека, может выступить новым этапом в эволюции планеты. Сознательные действия общества станут главным фактором развития Земли. Однако другие специалисты считают, что её изменение может привести лишь к множеству экологических проблем.

Учёные выделяют две стороны взаимоотношений человека с биосферой:

• Биологическая. В этом плане отношения человечества с природой не выходят за рамки потребления ресурсов. Люди, как и все другие живые организмы, нуждаются в воздухе, воде и пище. Потребляя эти ресурсы, они влияют на количество животных и растений в биосфере.
• Социальная. Специфичные ресурсы, в которых нуждаются только люди, представлены полезными ископаемыми. В промышленной и производственной сфере общество использует нефть, газ и т. д.

Со временем общество осознало, что не хочет зависеть от биосферы. Поэтому оно наладило собственное производство.

Роль фотосинтеза в развитии жизни

Биосфера является уникальной в своем роде. До сих пор не было никаких научных фактов, подтверждающих существования жизни в других местах Вселенной. Жизнь на Земле существует благодаря Солнцу. При воздействии энергии солнечного света осуществляется процесс под названием фотосинтез. В результате фотосинтеза растения, некоторыми виды бактерий и простейших под воздействием света перерабатывают двуокись углерода в кислород и органические соединения, такие как сахар. Подавляющее большинство видов животных, грибов, растений и бактерий непосредственно или косвенно зависят от фотосинтеза.

Происхождение биосферы

Биосфера существует уже около 3,5-3,7 миллиарда лет. Первыми формами жизни были прокариоты – одноклеточные живые организмы, которые могли жить без кислорода. Некоторые прокариоты разработали уникальный химический процесс, который известен нам как фотосинтез. Они были в состоянии использовать солнечный свет, чтобы делать простой сахар и кислород из воды и углекислого газа. Эти фотосинтезирующие микроорганизмы были настолько многочисленны, что они кардинально преобразили биосферу. В течение длительного периода времени, сформировалась атмосфера из смеси кислорода и других газов, которая могла поддерживать новую жизнь.

Добавление кислорода в биосферу позволило стремительно развиваться более сложные формам жизни. Появились миллионы различных растений, животные, которые употребляли в пищу растения и других животных. Бактерии эволюционировали, для того, чтобы разлагать мертвых животных и растения.

Благодаря этой пищевой цепи – биосфера сделала огромный скачок в своем развитии. Разложенные останки отмерших растений и животных высвобождали в почву и океан питательные вещества, которые повторно поглощались растениями. Такой обмен энергией позволил биосфере стать самоподдерживающей и саморегулирующейся системой.

Загрязнение воздуха

Атмосферная оболочка Земли важна для каждого живущего на планете. Это защита от солнечного излучения, космической радиации, от нее зависит климат и температура воздуха. С момента, когда человек стал вести хозяйственную деятельность, состав атмосферы пополнился опасными веществами.

Ежедневно в воздух выбрасываются тонны отработанных газов химических, топливных предприятий, сельского хозяйства, транспорта. Атмосфера впитывает концентрацию меди, ртути, свинца.

Электростанции приносят в дом тепло, но загрязняют воздух большим количеством углекислого газа. Ситуацию усугубляют выхлопы автомобильного транспорта, которые отравляют окружающую среду, ускоряя процесс глобального потепления.

Загрязнение воздуха опасно для здоровья и жизни человека. По данным ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) в 2018 году умерло 7 млн. Каждый восьмой погиб из-за заболеваний, связанных с проблемой загрязненности. Уже сегодня на 40% повысилось количество больных ишемической болезнью, на 11% – болезнью легких, на 3% – детей с заболеваниями верхних дыхательных путей.

Более 70 миллионов человек дышат воздухом, загрязнение которого превышает санитарные нормы в 5-8 раз.

Таблица №1

Источники загрязнения	Количество выбросов (в тоннах)
Промышленные предприятия	25 млн. в год
Автотранспорт	17 млн. в год
ГЭС (гидроэлектростанции)	140 в сутки

Влияние человека на биосферу

В древности влияние человека на природу было минимальным. Его существование органично вписывалось в экосистему. Он получал от природы ресурсы для своего существования: воздух, пищу, воду, энергию, строительные материалы и др. Отходы своей жизнедеятельности возвращал в природу. При этом сохранялся баланс.

Постепенно человек научился влиять на природу, приспосабливая ее под свои нужды. Число отходов значительно выросло. Большая их часть не включается биологический круговорот по причине их токсичности и чужеродности.

Кроме того, человек уничтожает животных и рыб в больших количествах. Строит плотины, меняет русла рек, создает мегаполисы. Количество населения увеличивается независимо от природного регулирования.

Развитие человечества привело к тому, что сила его воздействия на экосистему приводит к нарушению природного баланса. Деятельность человека все больше негативно влияет на естественные биосферные процессы.

Производя в огромных количествах электроэнергию, выплавляя металлы, производя химические удобрения, пестициды, создавая огромное количество техники, человечество способствует увеличению нагрузки на биосферу. Природа не справляется и не успевает восстанавливаться после разрушительной деятельности человека.

Например, увеличившиеся многократно отходы жизнедеятельности человека приводят к загрязнению воды, земли, воздуха. Вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных морей создают угрозу для экосистемы. Изменение климата планеты происходит под воздействием человека. Это может привести к уничтожению миллионов биологических видов.

Атмосферу загрязняют выбросы вредных газов от автомобилей, промышленных предприятий. В результате на планете нарушен режим теплоотдачи. Повышение температуры дает «парниковый эффект», т.е. происходит таяние льдов, повышается уровень Мирового океана. Разрушается озоновый слой атмосферы.

Созданные человеком нефтепродукты, ядохимикаты пагубно влияют на среду обитания животного и растительного мира. Загрязнение рек приводит к исчезновению многих видов рыб. Загрязнение морей нефтью стало причиной исчезновения многих видов морских обитателей.

Сегодня человек как разумное существо понимает степень своего губительного воздействия на экосистему планеты. Ученые говорят о надвигающемся экологическом кризисе планеты. Процессы созидания отстают от процессов разрушения. Это ведет человечество к катастрофе.

Потому сегодня ученые всего мира, объединившись, работают над проблемой предотвращения катастрофы. В 1972 году ООН на Стокгольмской конференции в своей декларации провозгласила, что забота об окружающей среде и сохранение живой природы должна стать важнейшей целью человечества.

Какие меры сегодня принимаются? На уровне правительств разрабатываются природоохранные мероприятия:

• мониторинг окружающей среды;
• создание национальных парков, заповедников;
• разведение исчезающих видов животных;
• разработка норм предельно допустимых концентраций (ПДК) и контроль за их соблюдением;
• строительство очистных сооружений;
• создание безотходных технологий;
• принятие законов, которые обеспечивает правовую основу мероприятий по сохранению биосферы.

Текущее положение дел

Возможность оценить с определенной долей точности уровень антропогенного влияния на биосферу появилась только в последнее десятилетие. Это объясняется разработкой целого ряда национальных и международных программ по изучению глобального экологического кризиса.

Если земледелие распространялось по земному шару в течение нескольких тысячелетий, то промышленная революция завоевала мир всего лишь за два столетия. Бешеные темпы технологической модернизации дали беспрецедентный толчок к повышению производственных показателей и потреблению энергоресурсов, что привело к повсеместному сжиганию органического топлива, которое накапливалось древними биосферами на протяжении длительной геологической истории.

Анализ соотношения углеродных изотопов показывает, что резко возросший уровень углекислого газа в атмосфере напрямую связан с переработкой горючих смесей. Ситуация усугубляется тем, что в некоторых развитых странах техногенное потребление кислорода в разы превысило его производство в результате фотосинтеза.

Новейшие сельскохозяйственные технологии наносят непоправимый ущерб краткосрочному резервуару биогенов — биоте. Из-за акселерированного и бесконтрольного роста крупных населенных пунктов загрязняются почва, вода и воздух, поэтому жители находятся в наименее благоприятной экологической обстановке.

По последним подсчетам ученых, население планеты поглощает приблизительно 40% энергии от общей величины в виде чистой биологической продукции, в результате чего человеческая популяция лишает пищи огромное количество живых организмов и обрекает их на вымирание. Следствием голода и загрязнения окружающей среды становится катастрофически быстрое снижение биоразнообразия. Под угрозой исчезновения находятся 25% млекопитающих и 15% птиц. Скорость, с которой в настоящее время разрушаются биогены, на два-три порядка превосходит ту, что была в предшествующие геологические периоды.

Причины глобальных изменений биосферы

Глобальные изменения биосферы Земли имеют свои причины, которые связаны с деятельностью человека и естественными процессами. Однако, именно действия человека играют решающую роль в этих изменениях.

Разрушение экосистем: Одной из главных причин глобальных изменений биосферы является разрушение экосистем. Человечество активно использует природные ресурсы, вырубая леса, разрабатывая природные ископаемые, загрязняя воду и воздух. Такая деятельность приводит к потере биологического разнообразия и нарушению равновесия в природных сообществах.

Изменение климата: Изменение климата также является важной причиной глобальных изменений биосферы. Выбросы парниковых газов в атмосферу, вызванные промышленной деятельностью, сжиганием ископаемых и другими процессами, приводят к увеличению температуры на Земле

Из-за этого происходит таяние ледников, повышение уровня моря и изменение водных режимов.

Загрязнение окружающей среды: Загрязнение окружающей среды также влияет на глобальные изменения биосферы. Выбросы вредных веществ в атмосферу, сбросы токсичных веществ в воду, накопление отходов – все это приводит к нарушению экологического равновесия и угрозе жизни многих видов в биосфере.

Расширение городов: Расширение городов и урбанизация также вносят свой вклад в глобальные изменения биосферы. Увеличение населения городов влечет за собой расширение городских территорий и уничтожение природных экосистем. Застройка рабочих земель и разрушение природных угодий приводит к потере биологического разнообразия и нарушению природных процессов.

Изменение использования земель: Изменение использования земель – важная причина глобальных изменений биосферы. Увеличение площади сельскохозяйственных угодий, расширение промышленных территорий, строительство инфраструктуры приводят к уничтожению естественных экосистем и изменению природных процессов.

Все эти причины глобальных изменений биосферы взаимосвязаны и усиливают друг друга, создавая серьезные угрозы для биологического разнообразия и жизни на Земле. Однако, осознание этих проблем и принятие соответствующих мер могут помочь предотвратить негативные последствия и обеспечить устойчивость биосферы Земли.

Последствия загрязнения биосферы

Основными последствиями загрязнения являются:

• Здоровье человека. Все большое количество людей страдают такими заболеваниями как астма, а в худшем случае происходит развития онкологии легких. Все эти заболевания напрямую связаны с качеством воздуха. Загрязненная вода при соприкосновении с кожей приводит к различным сыпям и раздражениями. Загрязнение шума является частой причиной потери слуха, развитию стресса и нарушению нормального сна.
• Глобальное потепление. Главная причина глобального потепления заключается в парниковом эффекте. Увеличение углекислого газа в атмосфере происходит за счет создания новых отраслей промышленности, а также от большого количества автомобилей, вырубки лесов и застройке новых жилых комплексов на их месте. Парниковый эффект приводит к таянию ледников, что способствует поднятию уровня моря, а затем к сильным потопам.
• Истощение озонового слоя. Сам по себе озоновый слой представляется как тонкий щит, расположенный высоко в атмосфере, который препятствует ультрафиолетовому излучению поверхности земли. Химические вещества, попадающие в атмосферу, приводят к истощению естественного фильтра под названием озоновый слой.
• Неплодородные земли. Распыление различных пестицидов и инсектицидов в почву приводит к деградации земли, из-за чего она теряет свои питательные вещества и становится непригодной для дальнейшего использования. Даже загрязнение воды химическими веществами ухудшают качество почвы.

Анализируя все последствия загрязнений, выявление способов защиты земли и предотвращение антропогенного воздействия человека является одним из важнейших вопросов, которые должны решать все государства.

Глобальное потепление – одна из причин загрязнение биосферы

Парниковый эффект

Повышение концентрации оксидов углерода, фосфора, серы, увеличение количества пыли и сажи в атмосфере, в результате всех видов производственной деятельности, работы транспорта, привели к снижению прозрачности воздуха. Накопившиеся загрязнители задерживают инфракрасные лучи, испускаемые земной поверхностью.

Рис. 2 Парниковый эффект

Признаки парникового эффекта:

• Происходит разогрев поверхности и повышение температуры воздуха в нижних слоях атмосферы на несколько градусов.
• Повышается среднегодовая температура, увеличивается количество жарких дней в году.
• Снижается количество осадков, наблюдается аридизация климата, учащаются засухи и пылевые бури.
• Происходит таяние льдов в Арктике и Антарктике, снеговых шапок в горах, отодвигается на север граница распространения вечной мерзлоты.
• Наблюдается подъем уровня вод Мирового океана, грозящий затоплением прибрежным городам и странам.
• Учащаются катастрофические природные явления (штормы, ураганы, пожары и др.

Решить насущные проблемы человечества, вызванные глобальным потеплением, призваны международные договоры в этой сфере. Монреальский (1987) и Киотский (1997) протоколы ограничили использования фреонов. В настоящее время они заменены другими, более безопасными для природы, хладагентами.

Другие направления охраны воздуха:

• сокращение выбросов в атмосферу от транспорта, сельского хозяйства.
• внедрение малоотходных и безотходных технологий в промышленности;
• переход на источники энергии, не связанные с сжиганием топлива (солнечные батареи, ветряные двигатели, приливы);
• лесовосстановление и лесоразведение.

Не все ученые согласны с тем, что глобальное потепление вызвано антропогенной деятельностью. Многие исследователи объясняют происходящие процессы цикличностью температурных изменений на планете. Мы живем в межледниковый период, закономерно наступивший после последнего оледенения.