Лекция 12. Антропогенные воздействия на литосферу, педосферу и их

План

1 - Геоэкологические аспекты использования литосферы.

2 -Геоэкологические проблемы использования почвенных и земельных

ресурсов.

3 – Проблемы использования биологических ресурсов Земли

4. - Геоэкологические проблемы изменения ландшафтов Земли

 

 

1. Геоэкологические аспекты использования литосферы.

Кора выветривания от 10 до более 60 м. Педосфера, биосфера криосфера. Деятельностьчеловека – несколько 10 м. иногда глубина карьеров больше (Коркинский разрез на Урале 520 м. шахты - до 4 км. Скважины (Кольская 12 км план 15) В год извлекается более 1000 млрд т. Сырья, 400 видов полез. Ископ. Около 98%добываемых материалов идет в отвалы 2% утилизируется человеком(во время пользования продуктом).Экологическая проблема – антропогенная интенсификация экзогенной части большого «геологического» цикла (цикла эрозии-седиментации). Большой круговорот вещества и роль в нем человека. Экзогенные процессы – накопления и расходования вещества. Эндогенные процессы – вынос вещества на дневную поверхность. Результирующая в каждой точке (алгебраическая сумма величин опускания и поднятия отметки поверхности Земли) есть следствие взаимодействия экзогенных и эндогенных процессов. В областях опусканий – накопление, метаморфизация, интрузии. В областях поднятий – денудация. Кора выветривания (зона гипергенеза) Это круговорот в миллионы и десятки млн. лет. Баланс минерального вещества суши (млрд т/год): расход:Твердый сток – 20, сток растворенных веществ – 3, вынос ветром – 3, вынос ледником – 2, вынос за счет абразии морских берегов – 1, сжигание горючих минеральных ископаемых 6. Всего 35 Приход: накопление продуктов вулканческой деятельности 1-2, увеличение массы суши при процессах выветривания 1, биогенная аккумуляция-1.Всего- 4. Итак, денудация и снос преобладает над аккумуляцией. 60% за счет деятельности человека.

Антропогенное воздействие на литосферу. Эрозия и седиментация Распашка земель – эрозия увеличилась в 5 раз. В умеренном поясе – в 30 раз.(в сравнении с естественным смывом почв) С другой стороны, снос наносов рек в океан снижается благодаря поглащению их водохранилищами. Дельта Нила теряет плодородные земли. Охрана почв – сократился снос.
Общая картина неоднозначна по стоку в Мировой океан.Неблагоприятные экзогенные процессы: оседания и провалы грунта. Откачка воды, нефти, подземные выработки уплотнение осадочных пород, протаивание мерзлых грунтов. На осадочных породах проседания в Мехико, Бангкок, Токио (8-10м) Москва подвержена. Обвалы и оползни – не только данный склон, но и весь ландшафт. Сели. накопление рыхлого материала доступного действию воды. Геологическая среда. Добыча полезных ископаемых. Основные направления рационального использования минерально-сырьевых ресурсов. Экогеоморфология. Основные виды антропогенной трансформации рельефа. Экзогенные природно-антропогенные процессы. Антропогенные землетрясения

 

2. Геоэкологические проблемы использования почвенных и

Геоэкологические проблемы использования педосферы Земли. Общие сведения о почве, ее составе и свойствах. Важнейшие функции – производство первичной биологической продукции. Как основы возобновимых природных ресурсов. Это тонкая поверхностная оболочка экосферы, через которую осуществляется обмен веществ и энергии. Скорости природных процессов, протекающих в почвах и скорости антропогенных процессов различны. Почвы- возобновимый ресурс, но, вследствие малых скоростей природных процессов по сравнению с антропогенными, этот ресурс невозобновимый. Деградация – антропогенный процесс снижения способности почв обеспечивать существование людей. 15% сильно деградированных (восстановление труднодостижимо). Процессы деградации – дегумификация, обесструктуривание, водная эрозия, ветровая эрозия, подкисление, загрязнение пестицидами, промышленное загрязнение, деградация вечной мерзлоты, заболачивание, вторичное засоление.: ухудшаются свойства почв. Земельные ресурсы Земельный фонд планеты, его структура и основные направления его изменения. Площадь суши 149 млн. км²: 16 млн лед, Относительно пригодная часть 95 млн. 64% из них: пашни 10 %, пастбища 29%, леса 30%, неудобные земли 40%. Рост пахотных земель прекратился. 15 млн.км² Удельная площадь зерновых сокращается. Из неиспользуемых леса экваториальные, районы мухи цеце. Интенсификация – серьезныая угроза для экосферы. Географические факторы, оказывающие влияние на интенсивность и особенности использования земельных ресурсов. Виды антропогенного воздействия на почву. Неблагоприятные экологические последствия использования земельных ресурсов. Устойчивость почв к различного рода антропогенным воздействиям.. Геоэкологические проблемы земледелия.Водная и ветровая эрозия. В России половина площади подвержена эрозии .В год выносится 100 млн т. гумуса, 40 млн.т соединений азота, фосфора, калия.В 1,5 раз больше вносимых удобрений. (СССР) В мире с полей смывается ежегодно 90 млрд. т почвы(твердый сток оценивается в 22 млрд.т)смывается фосфора больше чем производится. Основные пути охраны и рационального использования земельных ресурсов.Геоэкологические последствия применения удобрений. Биогенные вещества (азот. Фосфор. Калий), фиксируются бактериями из воздуха, привносятся с осадками,. Ассимилируются растениями, возвращаются в почву (деструкция) Часть привносится с осадками. Выносится со стоком, преобразование азота в воздух. Скорость накопления и расходования невелики. Лишь 0,01% азота накапливается в степи. С.х. нарушает процесс. Скорость выноса веществ на 1-2 порядка выше. В мире с урожаем зерна выносится 40млн.т. азота, 63 кг на 1 га зерновых. Применение удобрений в 1993 г. 83 кг на га. В Нидерландах 820 560, в Африке 21, 5.Негатив: загрязнение природных вод нитратами, эвтрофикация. Если применяют больше 150 кг на га, в воды попадает 10 % от объем. Серьезные сдвиги в глобальных циклах азота и фосфора. Смыв фосфора 50 млн.г в год., сравнима с с годовым объемом производства. Газообразного соединения нет, весь выносится в океан с водой., поэтому хронический дефицит фосфора на суше.(кризис)Сейчас рост применения удобрений не ведет к росту урожая. Поиски корректной технологии их применения.

Отличие биосферы от всех других оболочек: кислородная атмосфера, глобальный круговорот воды, ключевая роль углерода и его соединений связана с деятельностью биоты и характерны только для Земли. Глобальные геохимические циклы. Фотосинтез – процесс создания живого вещества из неживого, обеспечиваетустойчивое образование важнейшего из природных ресурсов – первичной биологической продукции. Биопродуктивность для суши 130 млрд.т органического вещества, или около 69 млрд.т углерода. Для океана – 90 млрд. т и 40. Средняя для мира удельная биопродуктивность 430 г/м² или 43 ц/га . Для суши -100ц/га, для океана 25 ц/га. Фитомасса подавляющая часть биомассы суши (леса 87%), в океане больше беспозвоночных и микроорганизмов, отличающихся большей скоростью метаболизма. Поэтому океан производит меньше первичной биопродукции, но лишь в 2 раза. (а не в 4).Первичная биопродукция – основа жизнедеятельности. Баланс углерода замкнут, всего лишь 0,1% от биопродуктивности накапливается в экосистеме. Вследствие человеческой деятельности величина экосистемной продуктивности углерода (степени разомкнутости его баланса) возрастает и начинает оказывать решающе влияние на глобальные геоэкологические процессы. В тропической и экваториальной зонах в атмосферу из ландшафтов поступает 3% первичной продукции (1,6 млрд. т. углерода), а это говорит о высокой степени разомкнутости баланса углерода и органического вещества. Подсчитано, что к 2050 году степень разомкнутости увеличится до 10% (неблагополучие экосферы).Биологическая продукция – возобновимый ресурс, важный в обеспечении устойчивого функционирования экосферы. Синтез и диструкция вещества лежат в основе глобального геохимического цикла углерода. Антропогенные воздействия приводят к снижению продуктивности. Значительно роль биоты в гидрологическом цикле (живое вещество на 90% состоит из воды). Величина солнечной энергии, используемой растениями в 13 раз больше потребления энергии человеком. Антропогенная разбалансированность может привести к серьезным нарушениям баланса углерода. В природных экосистемах с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой 10% энергии. Горшковым В.Г. установлено, что в пределах биосферы биота сохраняет способность контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1% первичной продукции. Остальное должно распределяться между видами и стабилизировать среду.(99%) на поддержание устойчивого развития. Деятельность человека: первичной продукции меньше исходной на 27 млрд.т(деградация), человек поглощает сельскохозяйственные и лесные продукты массой 37 млрд.т.. Как биологическому виду можно только 10 млрд.т.Всего потребляет и нарушает 58 млрд.т (40%). Первичной биологической продукции.

2 проблемы: 1 – чрезмерное поглощение и разрушение возобновимых биологических ресурсов; 2 – снижение роли биосферы в стабилизации состояния экосферы. Вторая более важная. Величина антропогенной доли поглощения и разрушения первичной биологической продукции – важнейший геоэкологический индекс чрезвычайного неблагополучия. Кризисного состояния экосферы.

Величина биологической продуктивности ландшафтов зависит от соотношения тепла и влаги. Наибольшая величина характерна для экваториальных лесов (около 4000 т/км² в год)., тайга – 799, саванны – 1500, степи – 900, пустыни не более – 200.Такие же закономерности подчиняются и другие природные явления:почвы, геохимические процессы, климат, водный баланс, геоморфологические процессы..Закон географической зональности, обобщенный Будыко М.И. и Григорьевым А.А.Закон позволяет описать пространственное сочетание этих процессов(ПТК)или ландшафты в том виде, какие сейчас существовали бы, если не действовал человек. На 20-30% суши человек преобразовал ландшафты полностью. Внешне преобразованные территории выглядят благополучно,(в Западной Европе или США), но фактически этот области дестабилизации экосферы.. Из 96 зональных типов ландшафтов на равнинах мира, 40 исчезли.. Всего 60% территории преобразовано человеком.

И все же большие территории остаются нетронутыми, они играют большую общепланетарную роль в сохранении гомеостазиса экосферы и должны рассматриваться как ценнейшие достояния.

По степени антропогенной трансформации современные ландшафты могут быть подразделены на 2 группы: А - коренные (первичные) и

Б –Природно-антропогенные, которые делятся на вторично-производные и, антропогенно-модифицированные и техногенные.

Коренные (первичные) – это зональные типы ландшафтов, не подвергшиеся прямому хоз. воздействию (условно коренные) Ледниковые пустыни, тропические пустыни, высокогорные районы, бореальные леса, тундра., заповедники Россия обладает наибольшей в мире площадью свободных ото льда коренных ландшафтов.

Вторично-производные – это природно-антропогенные ландшафты, сформировавшиеся на месте первичных в результате хоз. деятельности, существующие в относительно устойчивом состоянии на протяжении благодаря естественным процессам саморегуляции. Березовые и осиновые леса, ксерофитные кустарники, и леса средиземноморского типа, деградировавшие степи, трансформированные саванны и др. Видимое преобладание значительно измененных сообществ растительности. Происходят изменения почв, микроклимата и др.

К категории антропогенно-модифицированных относятся ландшафты с относительно высокой степенью трансформацииАнтропогенные изменения быстрее, чемчем природные вариации географических условий.Управляются как природные системы. С/х, интенсивное выращивание древесины (сильвикультура), рекреационные области (парки).

Техногенные ландшафты – это природные системы, управляемые человеком. Города, карьеры, гидротехнические сооружения.

По типам деятельности антропогенные ландшафты могут быть разделены на: ландшафты районов неорошаемого земледелия, орошаемого земледелия, пастбищные, лесохозяйственные, горнопромышленные, урбанизирванные, рекреационные. (Куракова Л.И.1976)

Основные особенности антропогенной трансформации ландшафтов и экосистемявляется:

· Система из замкнутой превращается в открытую, Индикатор преобразования – степень открытости.

· Увеличивается однообразие ландшафтов

· Продуктивность ландшафтов снижается в прямой зависимостиот интегрального антропогенного давления.

· Химическое равновесиенарушено. Антропогенные потоки хим элементовна оди-два порядка превышают уровень естественных потоков хим элементов.

· Происходит трансформация земельного фонда.

Деградация всех ландшафтов – снижение их продуктивности. При этом главные процессы – это обезлесение влажных ландшафтов и опустынивание сухих. Природные условия, благоприятные для этих процессов имеются на 90% суши без ледников, а антропогенные действия способствуют этому.

Проблема обезлесения.Леса играют решающую роль в в формировании глобального цикла воды, биохимических циклах Экваториальные леса 50% видов животных и растений мира на 6% суши. Природные ресурсы.Естественные и саженые леса занимают 26% суши без льда (35 млн.км² ) .(1995г). В результате своей деятельности человек уничтожил 10 млн км. (36% фитомассы). Тропические леса продолжают сокращаться (11-20 млн га в год., умеренные прекратили в 20 веке. Особенно быстро сокращаются леса в развивающихся странах (Малайзия, Таиланд, Индонезия, Филиппины, Нигерия, Кот»д»Ивуар.,косто-Рика.. Мнение что в Амазонка значительное облесение неверное. 1978 – 1994г, скорость 15 -20 тыс.км² в год, а общая потеря с 1970 г, составила 6% от исходной площади. (5млн. км). Осваиваются в основном территории в пограничной зоне. В Амазонии строительство дорог,, плотин и водохранилищ, добыча и переработка пол.ископаемых. Леса как ценная древесина и как дрова.Основные принципы управления тропическими лесами:геоэкологические ограничения при хоз проектах.оценка проектов использования лесов.тропический лес превращать в другие виды использования только тогда, когда это выгоднее и елесообразнее, чем использовать лес. Деградированный лес может использоваться, а естественный сохраняться.Сохранять лесадля биологического разнообразия, почво и водозащитных функций.население должно участвовать в управлении лесами.

Леса умеренного пояса. В России 46% всех нетропических лесов (7,7 млн.км.). Расчетная лесосека (ежегодный прирост древесины) используется частично 1996г. вырубка 21% от расчетной лесосеки, но в некоторых районах (Татарстан, Коми, Чувашия) она превышает площадь лесов 100. Ласа замещены вторичными, пожары кислотные дожди вокруг городов, вредители.Международная организация по древесине.

Проблема опустынивания. Существует неправильное представление о том, что опустынивание это наступление пустынь на более продуктивные территории. На самом деле Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием, заключенная в 1994 г., дает следующее определение процесса опустынивания. «Опустынивание означает деградацию земель в засушливых... районах, которая происходит вследствие различных факторов, включая колебания климата и деятельность человека». И далее: «Деградация земель означает сокращение или полную потерю... биологической или экономической продуктивности... неорошаемых и орошаемых земель, или пастбищ и лесов, вследствие использования земель, или других действ; ведущих к таким процессам, как ветровая и водная эрозия почв, ухудшение физических, химических и биологических свойств почв, и к долгосрочной потере естественной растительности».Почвы районов опустынивания отличаются низким плодородием что в биологическая продуктивность в районах значительного опустынивания не превышает 400 кг/га в год сухого вещества.

В соответствии с климатическими условиями пустыни должны занимать в мире площадь около 48 млн км² (включая ледниковые покровь ледяные пустыни). Фактически, в соответствии с почвенно-ботаническим данными, их площадь достигает 57 млн км². Разность между этими дв*-мя цифрами, равная 9 млн км², представляет антропогенные пустыни. Опустынивание различной степени развивается еще на 25 млн км².

Около ³/₄ аридных территорий Африки и Северной Америки подвержены деградации, т.е. опустыниванию. Одна шестая часть населен «л мира живет в зоне угрозы опустынивания. Мировые эдономичеекм потери от опустынивания, по состоянию на 1990 г., оцениваются ■ 42 млрд долларов ежегодно. В Российской Федерации опустыниванию подвержены территории, расположенные главным образом в басе Каспийского моря, в особенности Калмыкия.

Признаками опустынивания являются: сокращение степени покрытости почвы растительностью, увеличение отражательной способности (альбедо) поверхности почвы, значительная потеря многолетних растений, особенно растений и кустарников, деградация и эрозия почв, наступление песков и засоление почв.

Как видно из определения, опустынивание развивается вследствие неблагоприятного сочетания естественных и социально-экономических факторов. Сахель, обширная территория к югу от Сахары, в наиболь­шей степени страдает от опустынивания. В Сахеле плотность населе­ния и скота очевидно превысили потенциальную емкость этой террито­рии. В 1968 г. там началась многолетняя засуха (период с пониженным количеством осадков), продолжавшаяся двумя волнами в течение при­близительно 20 лет .Это привело к снижению продуктивности полей и пастбищ, высыханию колодцев, уменьшению речного стока, падению уровня озера Чад и другим катастрофическим последствиям. Особенно сложная ситуация в зоне неустойчивого земледелия (400 – 600 мм). Высокая плотность населения.

Международная конвенция по борьбе с опустыниванием- основной механизм решения проблемы.

Биологическое разнообразие (далее БР) — это со­вокупность всех форм жизни, населяющей нашу планету. Это то, что делает Землю не похожей на другие планеты Солнечной системы. БР — это богатство и многообразие жизни и ее процессов, включающие раз­нообразие живых организмов и их генетических различий, так же как и разнообразие мест существования, сообществ, экосистем и ландшафтов, в которых организмы существуют. БР делится на три иерархические категории: разнообразие среди представителей тех же самых видов (т.е. на уровне генов), между различными видами и между экосистемами.

Что касается видового разнообразия, то до сего времени подсчеты числа видов на Земле, выполненные различными авторами, различают­ся на порядок. Согласно этой оценке, наиболее вероятное количество видов — 13-14 млн, из которых описаны лишь 1,75 млн. или менее 13%.

Наибольшим видовым разнообразием отличаются нижеследую ландшафты (в убывающем порядке): влажные экваториальные леса, коралловые рифы, сухие тропические леса, влажные леса умерен пояса, океанические острова, ландшафты средиземноморского климата, безлесные (саванные, степные) ландшафты. Богатство влажных экваториальных лесов особенно велико: например, на 200 га леса в Индонезии произрастает столько же видов деревьев, сколько их имеется всей внетропической Северной Америке.

В результате отмечаются глобальные центры максимумов биоразнообразия и прочие центры высокого биоразнообразия. Многие центры были первоначально выделены Н. И. Вавиловым в 1920-е годы.Сейчас выделяют шесть центров глобального биоразнообразия. Каждый центр содержит 5000 видов сосудистых растений на 10 000 км-.

1. Чоко (Коста-Рика);

2. Тропические Восточные Анды;

3. Приатлантическая Бразилия;

4. Восточные Гималаи (провинция Юннань в Китае);

5. Северный Борнео;

6. Новая Гвинея.

Помимо глобальных центров, выделяются еще 16 центров вые биоразнообразия (3000 видов и более на 10 000 км²), в пределах которых встречаются пятна наивысшего разнообразия. К таким центрам высокого биоразнообразия относятся, например, Средиземноморье (включая Кавказ), Тянь-Шань — Памиро-Алай. Восточно-Африканская рифтовая долина, Капский центр (юг Африки). Мадагаскар, Гвианское нагорье и др.

За последние 500 млн лет на Земле было пять периодов массового исчезновения видов. Из них последний был примерно 65 млн. лет назад. Для восстановления биологического богатства каждый раз необходимо было примерно 10 млн. лет. В настоящее время, вследствие деятельности человека, имеется реальная опасность еще одного 6-го массового сокращения биологического разнообразия, но значительно превышающей как скорость так и замещения видов.

Перед угрозой уничтожения более чем 30 тыс. видов животных и растений. Скорость исчезновения видов млекопитающих в XX столетии в 40 раз превышала максимальные скорости, зафиксированные в геологическом прошлом. За последние 400 лет исчезли 484 вида животных и 654 вида растений.

За последние 400 лет основными непосредственными причинами исчезновения видов животных были:

1) интродукция новых видов, сопровождавшаяся вытеснением или истреблением местных видов (39% всех потерянных видов жи­вотных);

2) разрушение условий существования, таких как потеря террито­рий, заселенных животными, и их деградация, фрагментация, усиление краевого эффекта (36% от всех потерянных видов);

3) неконтролируемая охота (23%);

4) прочие причины (2%).

Почему необходимо сохранять генетическое разнообразие? Сутам ствует несколько основных причин.

— Первая из них — этическая: все виды имеют право на существование

— Наслаждение природой, ее красотой и разнообразием также , дает высочайшую ценность, не выражающуюся в количествен показателях.

— Разнообразие — это основа эволюции жизненных форм. Снижение видового и генетического разнообразия подрывает, следовательно, дальнейшее совершенствование форм жизни на Земле

— Существует серьезная экономическая целесообразность сохранения биоразнообразия, по крайней мере, вследствие двух ных причин: а) дикая живая природа — источник селекции лш машних растений и животных, а также и генетический резег» ар, необходимый для обновления и поддержания устойчиг сортов; б) дикая природа — источник лекарств: от 25 до 40 карств содержат естественные биологические компоненты.

Имеется много способов защиты биологического разнообразия.

1-я стратегия— основная. – охрана ареала.. Отдельные виды или популя­ции охраняются законом, регулируется охота на них и торговля ими (в том числе международная), разрабатываются и осуществляются стра­тегии по охране отдельных, наиболее ценных и редких видов (напри­мер, носорог, уссурийский тигр) или по реинтродукции видов в дикую природу (лошадь Пржевальского, бизон, зубр). На уровне стран прини­маются законы, регулирующие вопросы охраны диких животных и рас­тений.

2-я - для сохранения определенного количества осо­бей диких животных используются зоопарки, ботанические сады, аквари­умы, коллекции семян и микроорганизмов. Выпускаются также Красные книги, содержащие список видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Охрана биоразнообразия на уровне видов — дорогой и трудоемкий путь, возможный только для избранных видов, но недостижимый для охраны всего богатства жизни на Земле. По-видимому, главное направ­ление стратегии должно быть на уровне экосистем и организовано та­ким образом, чтобы планомерное управление экосистемами обеспечи­вало бы и охрану БР на всех трех иерархических уровнях.

Наиболее эффективный и относительно экономичный способ охра­ны БР на экосистемном уровне — охраняемые территории. В соответ­ствии с классификацией Всемирного союза охраны природы (ШСЫ), выделяются 8 видов охраняемых территорий