Факторы влияющие на развитие экосистемы. Экологическая ниша.

ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ ЭКОСИСТЕМЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША.

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Абиотические факторы среды обитания:

Температура является наиболее важным климатическим фактором. От нее зависит интенсивность обмена веществ организмов и их географическое распространение. Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. И хотя для разных видов организмов эти интервалы различны, для большинства из них зона оптимальных температур, при которых жизненные функции осуществляются наиболее активно и эффективно, сравнительно невелика. Диапазон температур, в которых может существовать жизнь, составляет примерно 300 С: от -200 до +100 С. Температурные ритмы в значительной степени контролируют сезонную и суточную активность растений и животных.

Количество осадков и влажность - основные величины, измеряемые при изучении этого фактора. Количество осадков зависит в основном от путей и характера больших перемещений воздушных масс.

Также воздействует на живое вещество излучение Солнца и газовый состав атмосферы. Ветер способен даже изменять внешний вид растений. Атмосферное давление, не является лимитирующим фактором непосредственного действия, однако оно имеет прямое отношение к погоде и климату, которые оказывают непосредственное лимитирующее воздействие.

Факторы водной среды: Плотность воды, изменение температуры по глубине, газовый состав водной среды, кислотность, соленость, течение, гидростатическое давление в океане.

Почва: состав, высота над уровнем моря, крутизна склона…

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

 

Экологическая ниша - место, занимаемое видом (точнее — его популяцией) в сообществе (биоценозе). Взаимодействие данного вида (популяции) с партнёрами по сообществу, в которое он входит в качестве сочлена, определяет его место в круговороте веществ, обусловленном пищевыми и конкурентными связями в биоценозе. Подобное толкование понятия Э. н. позволяет дать количественную характеристику Э. н. для каждого вида или для его отдельных популяций. Для этого сопоставляют в системе координат обилие вида (число особей или биомассу) с показателями температуры, влажности или любого другого фактора среды. Таким путём можно выделить зону оптимума и пределы выносимых видом отклонений — максимум и минимум каждого фактора или совокупности факторов. Как правило, каждый вид занимает определённую Э. н., к существованию в которой он приспособлен всем ходом эволюционного развития. Место, занимаемое видом (его популяцией) в пространстве (пространственная Э. н.), чаще называют местообитанием.

 

БИОСФЕРА. РОЛЬ ЖИВОГО. УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ.

 

Биосфера - нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы земли, населенные живыми организмами, "область существования живого вещества" (В.И. Вернадский); активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Биосфера - самая крупная (глобальная) экосистема Земли - область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно, поэтому В.И.Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

Между процессами создания органического вещества и его преобразованием и разрушением устанавливается относительное равновесие, и экосистема остается устойчивой.

Устойчивость - это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться в случае, если они будут нарушены. Устойчивость биосферы определяется: исключительным разнообразием живого вещества; взаимозаменяемостью составляющих ее экосистем; дублированием звеньев биогеохимических циклов; жизненной активностью живого вещества. Биологическое разнообразие обеспечивает богатство информационных, вещественных и энергетических связей живого и косного вещества, а также взаимосвязи биосферы с космосом, геосферами, процессы глобального биогеохимического круговорота.

 

ОСНОВНОЙ ИНСТИНКТ И ИСКАЖЕННЫЕ ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.

 

«Основной инстинкт человечества - продолжить свое существование, не исчезнуть, не деградировать. Основной инстинкт каждого конкретного человека - выжить, сохраниться как личность, продолжить род».

Жизнь в человеческом обществе требует от каждого его члена учитывать не только природные свойства вещей и людей, но и их общественную оценку, общественные способы и формы поведения. Столь характерное для животного, испытывающего потребность, прямое, инстинктивное отношение к объектам внешней среды, включая и членов своей группы, несовместимо с отношением человека к объектам своих потребностей, поскольку это отношение опосредовано общественными условиями.

В центральном механизме инстинктивного поведения всегда участвуют три звена:

а) органическая потребность;

б) специфическое отношение к объектам (источникам раздражения);

в)эффекторная (исполнительная) часть поведения, его двигательное, внутриорганическое и психологическое обеспечение.

Роль и значение этих компонентов в характеристике инстинктивного поведения далеко не одинаковы. Органическая потребность составляет первый и основной источник активности животного, однако не она придает поведению его специфически инстинктивный характер. Потребность в питательных веществах и побуждение к их добыванию у человека и у многих животных в основном очень сходны, а пищевое поведение у разных животных и тем более у человека существенно разное: у всех животных оно инстинктивное, а у человека — не инстинктивное.

Искаженные потребности человека: наркотики, алкоголь, зависимость от компьютерных игр, телевидения и интернета, курение, обжорство, желание мучить физически, сексуальные аномалии, власть, ненависть и недовольство всем.

 

ПОНЯТИЕ О ТЕХНОСФЕРЕ

Понятие техносферы. Можно привести разные определения техносферы, например:

1 Техносфера – совокупность артефактов, созданных людьми.

2 Техносфера – район биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям. В состав техносферы входят технические системы (ТС), совокупности ТС, не являющиеся ТС – технические конгломераты, или природно-технические системы (крупные производственные системы, сооружения энергетики, города, бытовая среда и т.п.), а также - отходы технической деятельности.

Важной составляющей техносферы является производственная среда – пространство, в котором совершается трудовая деятельность человека.

В настоящее время около 75 % населения проживают в техносфере или зоне перехода от техносферы к биосфере.

К новым, техносферным условиям относятся условия обитания человека в городах и промышленных центрах, производственные, транспортные и бытовые условия деятельности.

Естественно, что, создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, облегчению контактов, защите от негативных воздействий естественной природной среды. В целом, создание техносферы благоприятно отразилось на условиях жизни. Как бы то ни было, но и средняя продолжительность человека в цивилизованных странах намного выше, чем в естественных условиях обитания. Качество техносферы не соответствует требованиям безопасности и экологичности.

В новых техносферных условиях биологическое взаимодействие все чаще стало замещаться процессами физического и химического взаимодействия, уровни этого взаимодействия в 20-м веке непрерывно возрастали.

В настоящее время возникла насущная проблема совершенствования техносферы путем снижения ее негативного влияния на человека и природу до допустимых уровней.

 

Вопрос№13

Ноосфе́ра — сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумнаячеловеческаядеятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера»).

Ноосфера — предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. Согласно В. И. Вернадскому, «в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе … Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его как существа общественного».

В ноосферном учении человек предстаёт укоренённым в природу, а «искусственное» рассматривается как органическая часть и один из факторов (усиливающийся во времени) эволюции «естественного». Обобщая с позиции натуралиста человеческую историю, Вернадский делает вывод о том, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную геологическую силу, своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики.

Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам Вернадский говорил о ней то как о реальности будущего, то как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку он мыслил масштабами геологического времени. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечает В. И. Вернадский. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10—20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:

1. ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека;

2. ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека

Понятие «ноосфера» было предложено профессором математики СорбонныЭдуардом Леруа (1870—1954), который трактовал ее как «мыслящую» оболочку, формирующуюся человеческим сознанием.

Наиболее полное воплощение теория Леруа нашла в разработке Тейяра де Шардена, который разделял не только идею абиогенеза (оживления материи), но и идею, что конечным пунктом развития ноосферы будет слияние с Богом. Развитие ноосферного учения связано в первую очередь с именем Вернадского.

Если понятие «живое вещество» и «биосфера» приняты наукой, то понятие «ноосфера» вызывает до сих пор споры в научных кругах. Критики учения о ноосфере главным образом указывают на то, что это учение утопично и носит не научный, а религиозно-философский характер. В частности, д.б.н. Ф. Р. Штильмарк из Института проблем экологии и эволюции РАН считает: «мысли о Ноосфере как Обществе Разума… уже по самой сути своей глубоко религиозны и пока что остаются утопичными»^[2].

Американский историк природоохраны Д. Винер называет учение о ноосфере «утопической и научно несостоятельной идеей»^[3].

 

Вопрос № 14

В течение ХХ века рост народонаселения в мире настолько увеличился, что демографическая проблема превратилась в одну из самых острых и трудных общемировых проблем – наряду с продовольственной, энергетической, сырьевой, экологической и др. В последней трети ХХ века сложилась уникальная ситуация: население Земли удвоилось.

Рост народонаселения в мире (в млн. человек)
1800 г. 952
1900 г. 1 656
1950 г. 2 557
1960 г. 3 041
1970 г. 3 708
1980 г. 4 441
1990 г. 5 274
2000 г. 6 073
2007 г. 6 605

Демографы прогнозируют, что в 2050 г. население мира приблизится к 9,4 млрд. человек, в том числе в менее развитых регионах будет 8,2 млрд. человек, а в развитых – 1,2 млрд. человек. Это значит, что за полвека население мира увеличится в полтора раза..
Рост народонаселения зависит от многих факторов: природных,
экономических, социальных, культурных, религиозных и т.д. Это многофакторный процесс, который трудно показать в одной статье. Специалисты по демографии считают, что рост населения проходит четыре-пять исторических стадий. На первой стадии – до индустриализации и промышленного переворота - был высокий уровень рождаемости и смертности. На второй стадии - после индустриализации - прирост рождаемости понижается в результате прогресса технологии, образования и здравоохранения. На третьей стадии (во второй половине ХХ века) - прирост рождаемости уменьшается в результате применения противозачаточных средств, урбанизации, роста доходов и образования. В этот период большинство женщин начинает больше привлекать интересная работа и карьера, чем рождение детей. Четвертая стадия (постиндустриального общества) - характеризуется низким ростом рождаемости и смертности. Наконец, на пятой стадии - низкая рождаемость не превышает потери от смертности и население не увеличивается (как в Германии, Японии, Италии, Испании и т.д.). Это характерно для общества на современной стадии информационной технологии.
Главным фактором роста народонаселения в конце ХХ века был так называемый «демографический взрыв» в менее развитых странах Азии, Африки и Латинской Америки. С 1970 г. по 2007 г. численность населения в этих регионах почти удвоилась. В конце 70-х годов там проживало 75% населения мира, а в 2000 г. уже 80%. (при этом до половины населения –дети до 15 лет).

Хороший пример в проведении демографической политики показал Китай, где прирост населения не превышал 0,6% в год в течение последних лет, а его население в 2005 г. составляло 1,3 млрд. человек. Контроль за рождаемостью в Индии привел к стабильным темпам прироста на уровне 1,6% в год, а население приближается к 1,1 млрд. человек. Население Китая и Индии превышает половину населения всех стран Азии, где проживает две трети населения Земли. В результате такой политики Китай и Индия в последние годы ХХ века впервые за всю современную историю сумели накормить свое население за счет собственного сельского хозяйства (в результате технического прогресса и повышения урожайности земель).
В странах Азии, Африки и Латинской Америки остаются еще обширные зоны хронической нищеты, недоедания и голода. Причем статистика развивающихся стран в этом отношении неточна, так что можно сомневаться в том, что голодных там около 100 млн. человек. Скорее всего это число тех, кто нуждается в неотложной помощи, но скорая помощь не может решить проблемы вековой отсталости, архаичных общественных отношений, докапиталистических и даже родовых традиций в деревне. Вероятно численность голодных втрое больше с учетом распространения нищеты, перенаселения, хронической безработицы и т.д.

В странах Западной Европы прирост населения составлял в последние 15–20 лет в среднем: 0,1% - в Испании, 0,3% - в Великобритании, 0,4% - во Франции и т.д.. В ряде других стран Западной Европы темпы прироста населения остаются близкими к ведущим странам ЕЭС. Там давно уже стабилизировались темпы роста населения и это не вызывает вопросов. Но появилось новое явление: нулевой прирост населения, когда рождаемость едва покрывает естественную убыль населения. Так, в текущем десятилетии остается неизменным население Германии (82 млн.), Италии (58 млн.) и Польши (38,5 млн.). В Японии также прирост населения равен нулю, а численность около 127 млн. человек.
На этом фоне бросаются в глаза отрицательные темпы прироста населения в 2000-2007 г.г. в России (-0,5%), Украине, а также в ряде других бывших республик СССР: Армении, Белоруссии, Грузии, Латвии, Литве, Эстонии и т.д. Это, по-видимому, прямой результат тяжелых и сложных условий жизни после перестройки, приватизации и разрыва хозяйственных связей. Сказалась и эмиграция из этих стран. Правительства принимают меры к росту рождаемости, но результатов пока мало. Сходные процессы наблюдаются в Болгарии, Венгрии, Румынии, Чехии и др., где также отрицательные показатели прироста населения за 2000-2007 г.г. Можно надеяться на то, что успехи рыночной экономики приведут к преодолению негативных демографических тенденций в указанных странах.

Вопрос№ 15

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество СО₂ в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объемах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ.

Сегодня уже мало кто из ученых, занимающихся этой проблемой, оспаривает тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмофере. По мнению Межправительственной комиссии по изменению климата, «увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли... Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды».

В конце восьмидесятых - начале девяностых годов несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все еще находится в пределах естественных температурных колебаний.

Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Проблема заключается в том, что когда гипотеза об антропогенных факторах глобального потепления подтвердится, уже поздно будет что-либо предпринимать.

Вопрос № 16

В период так называемого энергетического кризиса (резкого возрастания на мировом рынке цен на нефть и нефтепродукты в середине 70-х годов) доля затрат на топливо увеличилась с 30–35% до 60–65% от общей суммы затрат на эксплуатацию пассажирских самолетов. Эффективность находящихся в эксплуатации пассажирских самолетов резко упала: при неизменной производительности выросли расходы на авиатопливо, увеличились цены на билеты, что уменьшило пассажиропоток и снизило доходы авиакомпаний.

В этой ситуации критерием эффективности для вновь разрабатываемых самолетов становится критерий, оценивающий затраты топлива на выполнение транспортной операции, – "коэффициент топливной эффективности" - затраты топлива в граммах на один пассажирокилометр.

Процесс разрушения

Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N₂O).

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:

1. Эмиссии (в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой).

2. Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).

3. Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4. Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5. Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6. Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

Последствия разрушения

В результате разрушения озонового слоя Землю достигает повышенное количество солнечного излучения UV-B, что оказывает негативное воздействие как на живые существа (людей, животных, растительность), так и на предметы. Последствия слишком «тонкого» озонового слоя:

· уменьшается выносливость различных материалов (например, резины) и вместе с тем – длительность пользования этими материалами;

· погибают обитающие в верхних слоях воды водные организмы (бентос);

· уменьшаются сельскохозяйственные урожаи и рыбные уловы;

· уменьшается иммунитет населения против различных заболеваний;

· увеличивается возможность заболевания раком кожи и катарактой глаз (как у людей, так и у животных), заболеваниями легких и верхних дыхательных путей.

 

19. Я́дерная зима́ — гипотетическое глобальное состояние климатаЗемли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу большого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве 30—40 % накопленных в мире ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей

Возможность возникновения ядерной зимы предсказана Карлом Саганом в США и Г. С. Голицыным в СССР, затем эта гипотеза была подтверждена модельными расчётами на ЭВМ В. В. Александрова. Эти работы получили широкий общественный резонанс в массовой прессе разных стран. Впоследствии многие физики оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила. Интересно высказывание Силарда: «Если бы ядерная зима была невозможна, её следовало бы выдумать».

Современные расчёты

В современных работах 2007, 2008 гг. сделан шаг вперёд по сравнению с пионерами этих изысканий. Компьютерное моделирование показывает, что небольшая ядерная война, когда каждая воюющая сторона использует около 50 зарядов, каждый из которых по мощности равен бомбе, взорванной над Хиросимой, взрывая их в атмосфере над городами, даст беспрецедентный климатический эффект, сравнимый с малым ледниковым периодом. Кстати, 50 зарядов — это примерно 0,3 % от текущего мирового арсенала (2009).

Согласно подсчетам американских учёных Оуэна Туна и Ричарда Турко, Индо-Пакистанская война с использованием боезарядов суммарной мощностью 750 кт привела бы к выбросу в стратосферу 6,6 Мт (6,6 млн тонн) сажи. Такой степени загрязнения достаточно, чтобы температура на Земле опустилась ниже, чем в 1816 году («Год без лета»). Обмен ядерными ударами между Россией и США с использованием 4400 зарядов мощностью не более 100 кт каждый привел бы к выбросу 150 Мт сажи, тогда как используемая модель расчёта показывает, что уже 75 Мт сажи в стратосфере приведут к моментальному падению значения потока энергии на м² земной поверхности, 25-процентному сокращению осадков и падению температуры ниже значений плейстоценового ледникового периода. Подобная картина сохранялась бы не менее 10 лет, что привело бы к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства^[7].

 

Критика

Противники концепции «ядерной зимы» ссылались на то обстоятельство, что в ходе «ядерной гонки» в 1945—1998 гг. в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей. В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле «ядерная война» уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе. Однако фундаментальные отличия ядерных испытаний от обмена ударами состоят в том, что:

§ Испытания производились над пустыней или водой и не вызывали массовых пожаров и огненных штормов, пыль поднималась в атмосферу только за счёт энергии ядерного взрыва, а не энергии, накопленной в сгораемых материалах, для выделения которой ядерный взрыв является лишь «спичкой».

§ При испытаниях поднималась в основном тяжёлая пыль из раздробленных и оплавленных горных пород, имеющая большую плотность и высокое отношение массы к площади, то есть склонная к быстрому оседанию. Сажа от пожаров имеет меньшую плотность и более развитую поверхность, что позволяет ей дольше удерживаться в воздухе и подниматься выше с восходящими потоками.

§ Испытания проводились в течение долгого времени, а в случае войны пыль и сажа будут выброшены в воздух одномоментно.

Вместе с тем, по мнению противников концепции «ядерной зимы», такие расчёты не учитывают разработанные ещё в 1960-е годы контрсиловые сценарии ядерного конфликта. Речь идет о вариантах ведения военных действий, когда целями для ядерных ударов выступают только пусковые установки противника, а против его городов ядерное оружие не применяется.

Концепция «ядерной зимы» основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, детальное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как локальные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995, работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ).

Также теория ядерной зимы не учитывает парниковый эффект от гигантских выбросов углекислого и других парниковых газов вследствие массового применения ЯО, а также то, что в первое время после войны падение температуры от прекращения доступа к солнечному свету будет компенсироваться огромными тепловыми выбросами от самих взрывов.

 

20. Кисло́тный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pHдождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота)

История термина

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским учёным Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». ^[2] Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели лесов, урожаев, и растительности. Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почвы и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ, вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота, тогда как в идеале pH дождевой воды равняется 5-6,5-7. В реальной жизни показатель кислотности дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Август Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода. Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы. Водородный показатель является взятым с обратным знаком десятичным логарифмом активности ионов водорода в растворе и его используют в качестве показателя кислотности воды.

Химические реакции

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы IV (сернистый ангидрид), оксид серы VI (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы, под воздействием солнечного излучения, или так называемых «фотохимических реакций»), которые превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Экологические и экономические последствия

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоемы. Первая стадия — начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия — кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон — крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Третья стадия — кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем. По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов. ^[3] Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу).

 

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

превышение содержания химических веществ над естественным уровнем или появление новых химических соединений в результате техногенного воздействия на биосферу, вызывающее изменение естественных химических свойств среды. Источниками химического загрязнения являются промышленные выбросы в атмосферу ядовитых веществ, твердые отходы различных отраслей промышленности, неочищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, пестициды и агрохимикаты, используемые в растениеводстве и т. п. Химическое загрязнение создает угрозу состоянию окружающей среды, здоровью человека.

Сжигание различных видов топлива является основной причиной глобального загрязнения атмосферы вредными газами (СО, CO2, NO3, S02, H2S, и др). Сбрасывание промышленных, сельскохозяйственных и бытовых стоков, нефти и нефтепродуктов в водоемы стимулирует процесс эвтрофикации, приводящий к ухудшению качества воды, дефициту содержания в ней кислорода и, как следствие этого, -- исчезновению аборигенных видов растительного и животного мира. Накопление персистентных химических веществ, которые почти не разрушаются в природе, а также веществ, имеющих естественные механизмы разложения или усвоения (удобрения, тяжелые металлы и др.), в количествах, превышающих способность биосферы к их переработке, нарушает сложившиеся в ходе длительн<