7.3 Нарушение круговорота воды и опустынивание

С увеличением численности населения и развитием производства человечество в больших масштабах преобразовало естественный растительный покров в агроэкосистемы, городские территории, ин­фраструктуру. Такое вмешательство человека привело к изменению состояния экосистем, особенно сильно это сказалось на сокращении лесов и степей, которые производили первичную продукцию. В наи­большей степени пострадали лесные экосистемы. По различным оценкам, на Земле уничтожено от 30 до 50 % лесов. Наиболее интен­сивно сведение лесов происходило в центрах древних цивилизаций — в Китае, Индии, на Ближнем Востоке, в Европе, а в серединеXVIII-XIX вв. — в Северной Америке. Здесь за время существования Цивилизации уничтожено от 70 до 100 % лесов.

Считается, что жизнь сначала возникла в океане, а потом постепенно вышла на сушу. Именно по этой причине существование живых организмов основано на «мокрой технологии» и любой живой организм но на 90 % состоит из воды. Одним из основных процессов, контролирующих состав биосферы, является фотосинтез, за счет которого производится основная масса первичной продукции. На продуцирование органического вещества требуется огромное количество воды. Так в зависимости от вида растений и условий их роста для получения 1г органического вещества требуется от 100 до 700 и более граммов воды. По современным оценкам, биота суши производит около 600 Гт органического вещества (в пересчете на углерод), а с учетом всех компонентов это составляет около 600 Гт. Доля воды в произведенном биотой органическом веществе составляет величину порядка 500 Гт. Поступая вместе с органическим веществом в почву, в результате его разложения, вода высвобождается и вновь принимает участие в круговороте. Таким образом, биота, производя первичную продукцию, связывает около 540 Гт воды, а с учетом транспирации это количество следует сличить на 2 порядка, что составит 54 тыс. км³. Такое количество воды более чем в 5 раз превышает ее содержание в атмосфере и суммарный сток всех рек мира.

Мощность транспирации составляет 2000 ТВт, что сопоставимо с ветровой мощностью, обеспечивающей циркуляцию воздушных масс в атмосфере, и даже превышает ее.

Считается, что биота контролирует круговорот воды на 70 %. Поэтому, деформируя и разрушая естественные экосистемы, человек своей деятельностью оказал существенное влияние на круговорот воды. Это приводит к изменениям гидрологического режима водосборных бассейнов. Особенно заметно увеличивается поверхностный сток, вызывающий развитие эрозионных процессов и быстрый сброс воды. Влажность почвы и воздуха уменьшается на более длительное время, чем на территориях с естественными экосистемами. Это способствует снижению продуктивности нарушенных и естественных экосистем.

Кроме изменения потоков влаги на преобразованных экосистемах % изменяются потоки твердых наносов и химических веществ. Особенно сильное влияние на изменение потоков воды, твердых наносов и химических веществ оказывает сельскохозяйственная деятельность человека. Так как в сельскохозяйственном производстве растения продуцируют органическое вещество не круглогодично, на крупных площадях в течение длительного времени отсутствует растительность.

Кроме того, в больших количествах вносятся химические вещества - Это создает локальные нарушения баланса биогенных элементов, на­рушает круговороты многих химических элементов

Изменение потоков твердых наносов приводит к заилению малых рек, усиливает поступление биогенных элементов в гидрографичес­кую сеть, что приводит к их ускоренной эвтрофикации

На круговорот воды и состояние водных экосистем оказывает так­же влияние строительство гидротехнических сооружений (спрямление русел рек, осушение и ирригация, строительство плотин и водохрани­лище В конечном счете нарушаются пресноводные естественные эко­системы, снижается потенциал самоочищения водных объектов, про­исходит обмеление малых рек. Это также отражается на количестве и качестве грунтовых вод

Следовательно, деформация и разрушение естественных экосис­тем на больших территориях привели к нарушению круговорота воды, изменению водного баланса, опустыниванию, усилению развития эро­зионных процессов. Многие изменения носят необратимый характер, а те из них, которые можно приостановить, нуждаются в, больших вложениях материальных ресурсов.

4. Нарушение круговорота биогенных элементов

При «освоении» территорий человек уничтожает биомассу естес­твенных экосистем. При этом гибнет в первую очередь биомасса растений. Например, при строительстве объектов биомасса растений минерализуется и на территории исчезают или гибнут консументы — от самых крупных до микроорганизмов, что приводит в первую оче­редь к потере биологического разнообразия. Результатом минерали­зации растений и других организмов является избыточное поступле­ние в атмосферу углекислого газа, аммиака, сероводорода и других газообразных соединений, а в поверхностные и подземные воды до­полнительно попадают растворимые формы азота, фосфора и других химических элементов

Если территория «осваивается» под сельскохозяйственные угодья, то и в этом случае происходит нарушение естественных экосистем Первоначально для «освоения» территории, занятой лесом, под сельс­кохозяйственные угодья применяли так называемую подсечно-огне-вую систему: леса выжигались и территория использовалась для воз­делывания сельскохозяйственных культур. При этом происходил еди­новременный выброс в атмосферу углекислого газа и других соединений. Однако поступление газообразных веществ в атмосферу на этом не прекратилось. Человек для получения высоких урожаев научился пахать и тем самым усилил окислительные процессы в почве. Это привело к ускоренной минерализации ранее накопленного органического вещества почвы и усиленному поступлению в атмосферу углекислого газа. Собирая для своих нужд урожай с полей, человек размыкает круговорот биогенных элементов на данной территории. Как правило, разомкнутость круговорота на сельскохозяйственных экосистемах составляет первые десятки процентов, в то время как в естественных экосистемах сообщество организмов не допускает разомкну­ли круговорота более чем на сотые доли процента. Для получения высоких и устойчивых урожаев человек стремился замкнуть круговорот биогенов путем внесения химических соединений в почву.

Возделывая сельскохозяйственные культуры, человек уже давно загрязняет атмосферу парниковыми газами (углекислый газ, метан, газообразные соединения азота), а поверхностные и подземные воды — растворимыми соединениями азота, фосфора и калия. До начала XIX в. загрязнения компенсировались естественной биотой суши и Мировым океаном. Однако с развитием научно-технического прогресса, ростом численности населения изменение и разрушение естественных экосистем прогрессировало. Кроме того, поток биогенов - значительно увеличился за счет развития индустрии. В результате биота Земли и Мировой, океан оказались не в состоянии полностью компенсировать суммарный выброс этих веществ. Следовательно, деформация и разрушение естественных экосистем приводит к потере биоразнообразия, что усиливает разбалансированность биосферы и изменяет потоки веществ и энергии.

7.5 Потеря биологического разнообразия.

Человек осваивая территории лишает жизненного пространства другие виды, что приводит к нарушению внутри и межвидового взаимодействия, сохранению экологических ниш биологических видов и популяций, нарушению организации их жизни.

Разрушение экологической ниши организма может привести к изменению генетической программы вида и способствует началу распада генома. Это в свою очередь способствует другим наруше­ниям окружающей среды, вследствие чего теряется устойчивость биосферы.

Согласно палеонтологическим исследованиям, исчезнувшие виды никогда не появляются вновь, и генетические потери невосполнимы Последствия этих потерь для биосферы, биоты и человека нам пока не известны, так как прогноз их весьма затруднен.

В настоящее время даются самые разные оценки темпов исчезно­вения видов. Довольно широко распространена точка зрения, соглас­но которой в естественных условиях один вид исчезает раз в 2000 лет. В последние 300 лет один вид исчезал за 10 лет, а в настоящее время — ежедневно .

Характеризовать процесс исчезновения видов довольно сложно, так как до настоящего времени нет точной оценки количества видов, существующих на нашей планете. Научно описано около 1,5 млн видов, но по существующим оценкам число видов значительно больше — от 5 до 30 млн.

Согласно теории биологической регуляции среды каждый вид в ес­тественных условиях выполняет определенные функции по регулиро­ванию и стабилизации окружающей среды. Исчезновение любого из видов снижает корреляцию сообществ организмов и, как следствие, порог перехода системы к неустойчивому состоянию. Поэтому сохра­нение биологического разнообразия связано с охраной естественных скоррелированных сообществ организмов в таких объемах, которые обеспечивают регулирование и устойчивость окружающей среды.