Деградация наземных экосистем— процесс, в результате которого снижается способность экосистем поддерживать постоянство качества жизни, а именно ухудшение свойств подземных и поверхностных вод, горных пород, газовой составляющих (компонентов) природной среды вследствие природного и техногенного изменения условий ее эволюционной трансформации.
Она сводится к двум аспектам: ухудшение природной среды и жизни человека в результате природных явлений (извержения вулканов, наводнения, землетрясения, цунами и др.) или при хозяйственной деятельности человека (уничтожение естественных экосистем, загрязнения и т.д.); ухудшение условий обитания человека в искусственно созданной им среде, например, в городе, за счет нарастающего изменения компонентов окружающей среды (загрязнения воздуха, воды, ландшафтов и пр.). Деградация компонентов природной среды неминуемо приводит к угасанию ее живых (биотических) компонентов и условий жизнеобеспечения и жизнеобитания.. Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена.
Природа экосистемных взаимодействий варьирует от чисто физических, таких, как влияние ветров и дождей, до биохимических, к которым можно отнести, например, обеспечение метаболических потребностей разных организмов или разложение органических отбросов, возвращающее в среду те или иные химические элементы в форме, пригодной для повторного использования. Если под влиянием каких-то факторов эти взаимодействия становятся несбалансированными, то изменяются внутренние связи в экосистеме, и ее способность обеспечивать существование разнообразных организмов может значительно уменьшиться. Самая частая причина деградации окружающей среды – это деятельность человека, постоянно наносящая ущерб состоянию почв, воды и воздуха.
Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена. Чаще всего эти воздействия связаны с деятельностью человека, но иногда являются результатом природных катастроф.
Прямое и косвенное воздействие человека на литосферу приводит к следующим негативным явлениям:
1. опустынивание пространств, особенно в экваториальных областях (аридизация);
2. эрозия и загрязнение почвы, потеря плодородия;
3. уничтожение лесов.
Причинами этого являются:
§ опустынивание – потепление климата + рост поголовья скота, вытапливающих травяной покров почвы; изменение гидрологического режима внутренних водоемов.
§ эрозия почвы – отсталые технологии в сельском хозяйстве, сведение лесов.
§ уничтожение лесов – вырубка, лесные пожары.
Последствиями являются:
§ снижение продуктивности наземных экосистем, продовольственная проблема;
§ нарушение глобального круговорота воды;
§ усиление парникового эффекта.[5]
Почвы - ценнейшие природные ресурсы. Почва - это поверхностный слой земной коры, возникший под действием света, воздуха, влаги, растительных и животных организмов и деятельности человека. В результате бессистемного использования за всю историю цивилизации около 2 млрд. га продуктивных земель превратились в пустыни: на заре земледелия продуктивные земли составляли около 4,5 млрд. га, а сейчас их осталось около 2,5 млрд. га. Угрожающе расширяет свои границы Сахара - величайшая пустыня мира. По официальным данным властей Сенегала, Мали, Нигера, Чада и Судана, темпы ежегодного продвижения края Сахары составляют от 1,5 до 10 м. За последние 60 лет она разрослась на 700 тыс. км2. А ведь в 3000 г. до н.э. территория Сахары представляла собой саванну с густой гидрографической сетью. Там, где еще не так давно процветало земледелие, песчаный покров достигает полуметровой толщины.
Все это можно объяснить поспешной ломкой традиционного земледелия и кочевого животноводства в развивающихся странах. Интенсификация посевов монокультур привела к увеличению числа видов вредителей сельского хозяйства. Отрицательное воздействие оказывают водная эрозия и ливневые дожди, смывая плодородный слой. Негативные антропогенные изменения почв часто являются результатом вторичного засоления при искусственном орошении.
Зарубежные экологи подвергают критике усиливающуюся эксплуатацию африканских почв с использованием современной техники и призывают к возрождению древних методов земледелия, объясняя это особым механическим составом этих почв и концентрацией микроорганизмов в верхнем слое, который разрушается современной техникой.
Зловещие симптомы деградации почвенно-растительного покрова проявляются сегодня в Латинской Америке, Южной Азии, Австралии, Казахстане, Поволжье и т.д. Площади пахотных земель постоянно сокращаются из-за горнопромышленных разработок, расширения селитебных зон, промышленного и гидротехнического строительства. Во время пыльных бурь с каждого слоя пашни толщиной 1 см сносится до 30 кг га азота, до 22 кг га фосфора, более 30 кг га калия. Огромный ущерб наносит загрязнение почв, связанное с загрязнением атмосферы и вод. Основные источники загрязнения - жилые дома и бытовые предприятия (больницы, столовые, гостиницы, магазины и т.д.), промышленные предприятия, теплоэнергетика, сельское хозяйство, транспорт. С 1 870 по 1970 г. на земную поверхность осело 20 млрд. т шлаков, 3 млрд. т золы. Выбросы цинка и сурьмы составили по 0,6 млн. т, кобальта - свыше 0,9 млн. т, никеля - более 1 млн. т, мышьяка - 1,5 млн. т.
Агроценозы – искусственные живые сообщества, созданные с целью максимального повышения продуктивности. Чистая продукция равновесного сообщества равна нулю, следовательно, повышая продуктивность обязательно необходимо создать неравновесное сообщество (пашни, пастбища), а затем сдерживать силы сукцессии, направленные на установление равновесия (выпалывать «сорняки», вносить удобрения, травить пищевых конкурентов типа картофельной двадцативосьмиточечной коровки). При этом человек тратит большое количество энергии (мышц, домашних животных, нефти и угля и пр.).
Фактически, затраты на сельское хозяйство превышают энергию, получаемую с урожаем. Более урожайные сорта растений требуют бoльших затрат на полив и удобрения. Вместе с продукцией человек изымает из почвы биогенные вещества, восполнения органической части почвы не происходит и она деградирует. Минеральные удобрения усваиваются далеко не на 100 % (азотные – на 40 – 50 %, фосфорные – на 18 %), остальное смывается в реки и вызывает эвтрофикацию. Несмотря на исключительную деятельную активность человек еще пока не создал ничего подобного по степени гармоничности и рациональной красоте природным системам. [уиттекер]
Деградация лесов способствует разрушению почв и интенсификации эрозийных процессов. Леса играют уникальную роль в эко-экономических системах. Сокращение лесных массивов неизбежно влечет за собой изменение состава атмосферы, водного баланса ландшафтов, уровня грунтовых вод, что, в свою очередь, влияет на плодородие почв и микроклимат.
Экономический потенциал лесных ресурсов связан с использованием древесины (в качестве топлива и строительных материалов, сырья для целлюлозно-бумажной промышленности), а также другой лесной продукции (растений, ягод, грибов, смолы и др.) и животных. Исключительно велико значение лесных массивов в сохранении устойчивости природы в региональном и глобальном масштабе (поглощение СО2). Возрастает роль лесов и как источника генетических ресурсов для сохранения биологического разнообразия организмов. Хищническая вырубка лесных массивов уже привела к трудно поправимым экологическим последствиям в странах Африки, Азии, Латинской Америки. На глазах «тают» леса Амазонии. Бичом амазонских джунглей являются и пожары (население использует огонь для расчистки участков земли под посевы): по данным Национального института космических исследований (США), в 1987 г. огонь уничтожил в Бразилии 20 млн. га джунглей, в 1990 г. - 12 млн. га. Спутники ежедневно фиксируют до 8,5 тыс. очагов пожаров. Дым от них препятствует воздушной и речной навигации. Если правительство Бразилии не примет чрезвычайных мер по охране лесов Амазонии, то это грозит экологической катастрофой мирового масштаба.
Проблема охраны лесов остро стоит и в Африке, так как топливом для домашних очагов там испокон веков служат дрова. В развивающихся странах ежегодно превращаются в дым 12 млн. га леса. Так, в Индии сорок лет назад леса охватывали 22% территории, сейчас на их долю приходится не более 10%. Тревогой охвачены также экологи США, Западной Европы, России, Австралии и других стран. Опасными темпами сокращаются леса Сибири. Здесь ежегодно вырубается более 500 тыс. га леса. Ученые фиксируют изменение сибирского ландшафта: на месте вырубок начинается заболачивание местности. Поскольку вырубают, прежде всего, ценные сосновые, а иногда и кедровые леса, повсеместно наблюдается обеднение леса этими породами. Под натиском человека леса отступают на всех континентах, практически во всех странах. Как мы писали вначале, первое срубленное дерево было началом цивилизации. Последнее дерево означало бы ее конец.
Но леса гибнут не только вследствие пожаров или вырубки, их деградация идет повсеместно из-за кислотных дождей, поступающих в атмосферу, воду, почву. В Шварцвальде (Германия) отмечены массовые повреждения и заболевания хвойных пород деревьев, дубов, берез, рябины, бука и платанов. Большинство ученых считают, что причина повреждений - кислотные дожди и загрязнение воздуха. Леса начали гибнуть. По оценкам 1984 г., три четверти деревьев в Германии получили различные повреждения.
Аналогичные повреждения деревьев обнаружены и в США в горах Аризондо, в штатах Вермонт, Нью Гемпшир, Северная Каролина, в Чехословакии, Польше, Швеции и других странах.
Отмеченные примеры имеют общие черты. Во-первых, все описанные регионы были охвачены кислотными дождями. Во-вторых, в большинстве случаев поврежденные леса находятся на возвышенностях и значительную часть их окутывают облака, которые также могут иметь кислую реакцию (до рН = 3,5). В третьих, из-за повышенной кислотности в высокогорных районах из почв легко вымываются кальций и магний. В четвертых, химический анализ показал, что в листьях больных деревьев серы на 10% больше, чем в листьях здоровых. И, наконец, в воздухе в этих горных лесах было обнаружено высокое содержание озона, который может быть токсичным для деревьев. Появление озона на горных склонах оказалось неожиданностью. Возможно, это объясняется реакциями с углеводородами (терпенами), выделяемыми хвойными деревьями. На солнечном свету терпены могут вступать в реакции с диоксидом азота, в результате чего выделяется озон.
Итак, комплекс факторов: кислотные дожди; большая высота над уровнем моря; облачный покров; повышение кислотности и изменение минерального состава почв; наличие серы в листве; содержание озона в атмосфере могут привести к гибели лесов и, как следствие, к экологической катастрофе в северном полушарии. Но леса - возобновляемые природные ресурсы и при сохранении устойчивости лесных экосистем могли бы использоваться в течение длительного времени. Поэтому, как записано в документах Конференции ООН в Рио-де-Жанейро, назрела острая необходимость «принять достаточно решительные меры по сохранению многогранной роли и разнообразных функций всех видов лесов и лесных угодий на основе целостного и рационального подхода к устойчивому и экологически безопасному развитию лесного хозяйства».
В России 70 % тайги стоит на многолетней мерзлоте. Сведение лесов открывает мерзлоту Солнцу, она тает и участок заболачивается. Хозяйственное использование лесов в любом случае ведет к деградации лесных экосистем, широкомасштабная лесопосадка на обширной территории до некоторой степени компенсирует негативные последствия рубок, но опыт Швеции в посадке американской сосны (так называемые «монотонные леса») показывает ограниченность человеческих возможностей в регулировании природных процессов.
Растительный и животный мир планеты вместе с ее лесами, степями, реками, озерами, морями составляют гигантский суперорганизм. Поэтому, говоря о почвах и лесах, нельзя не коснуться растительного и животного мира. Многие виды растений и животных исчезают на наших глазах, некоторые из них человек даже не успел изучить. Это происходит не только в результате их истребления, но и вследствие уничтожения природных экосистем, в которых они обитают. Каждый исчезнувший вид растений может унести с собой пять видов насекомых или других беспозвоночных животных. По прогнозам ученых, уничтожение влажных тропических лесов может привести к исчезновению от 2 до 5 млн. видов животных. И это при общем числе живущих на Земле около 10 млн. видов!
В 1966 г. Международный союз охраны природы (более чем 100 стран) начал издавать Красную книгу. Еще в конце 80-х гг. в печальном списке растений и животных, находящихся под угрозой исчезновения, значились 768 видов позвоночных, 264 вида птиц, 250 видов растений. В Красную книгу занесены лемуры, орангутанги, гориллы, белый журавль, кондор, морские черепахи, носороги, слоны, тигры, гепарды и многие другие.
Особенно хищнически истребляются промысловые животные: осетровые рыбы, морские котики, носороги, слоны, леопарды и многие другие. Если 20 лет назад в Африке обитало 60 тыс. носорогов, то сегодня их осталось не более 2 тыс. Поголовье слонов с 1990 г. сократилось в 4 раза.
Сохранение разнообразия растений и животных, существующих на Земле, - это не только условие сохранения систем жизнеобеспечения человека, но и сложнейшая нравственная проблема. Не случайно большинство стран на Конференции ООН в 1992 г. подписали Конвенцию по сохранению в рамках которой государства, обладая суверенным правом эксплуатировать биологические ресурсы своей территории, принимают на себя ответственность за сохранение их разнообразия. Это обусловлено как необходимостью сохранения целостности природных экосистем, так и тем, что растения, животные и микроорганизмы являются носителями генетического ресурса планеты. Каждая страна должна разработать национальную стратегию охраны биологического разнообразия и регулярно представлять в ООН доклады о состоянии работ в этом направлении.[3]