Лекция 8. Тема. «антропогенное влияние на ландшафты».

План.

1.История влияния человека на природный ландшафт.

2.Влияние хозяйственной деятельности на круговорот воды.

3. Нарушение кругооборота кислорода, углерода, азота, фосфора.

 

1. Влияние человека, когда он занимался собирательством и охотой, использовал для своей жизнедеятельности дары природы, было незначительным.

В неолите непосредственное влияние человека становится очевидным, проявляясь в выкорчевывании деревьев и кустарников, а также выпасом скота. Создание новых орудий труда, использование полезных ископаемых стимулирует рост населения, что в свою очередь привело к изменению отношений человека к окружающей среде. Вера в прогресс и стремление увеличить производство стали первоочередной задачей. Механизация сельского хозяйства изменила структуру производства и систему землепользования. Минеральные удобрения заменили природные. Стоимость промышленной продукции стала превышать стоимость сельскохозяйственной продукции. Увеличение же численности населения привело к миграции жителей села в города. Быстрыми темпами природные ландшафты стали превращаться в антропогенные.

Человечество за последние десятилетия ежедневно использует 300млн. тонн различных веществ и материалов, сжигает 30 млн. т. топлива, использует 2 млрд. м³ воды и 65млдр. м³ кислорода. Сравнение антропогенных материальных потоков с параметрами биосферного кругооборота веществ, позволяет сделать вывод, что человек своей деятельностью обуславливает значительную часть биохимической динамики веществ на планете. Общее количество использования человеком пресной воды составляет 2% объема влаги, которая вводится в биосферный кругооборот в результате транспирации всеми растениями суши. Антропогенный обмен газов в атмосфере составляет 15-18% от всего биотического газообмена. Уровень использования продукции биомассы составляет 10%. Использование такими темпами природных ресурсов и загрязнение окружающей среды, привели к глобальным экологическим проблемам в ХХ столетии, имеющие негативные тенденции, как:

· использование ресурсов Земли настолько превышает темпы их природного восстановления, что истощение природных богатств стало влиять на их использование, на национальную и мировую экономику, привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы;

· отходы, побочные продукты производства и быта деформировали экологические системы, нарушили глобальный кругооборот веществ и создали угрозу для жизни на планете.

Отличительной чертой природных ландшафтов от антропогенных является замкнутый цикл кругооборота веществ. В антропогенном же ландшафте кругооборот химических элементов и веществ разорван. Реально в нем может быть частично восстановлены биологические ресурсы, утилизированы биотой часть отходов производства. Темпы восстановления, утилизации, нейтрализации сейчас отстают от темпов добычи ресурсов и загрязнения среды, влияя, таким образом, на эволюцию и стационарное состояние биосферы.

2. Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на кругооборот воды. В пределах одной природной зоны в местах скопления промышленных предприятий осадков выпадает больше. Это объяснятся выбросами предприятиями пыли, которая служит ядрами конденсации для водяных паров. В результате уничтожения растительного покрова увеличивается поверхностный сток воды. Известно, что растения улавливают и удерживают воду, которая просачивается в почву, таким образом, регулируя уровень грунтовых вод. Строительство плотин для гидроэлектростанций на равнинах и создание водохранилищ искусственно регулируют сток речной воды в моря и океаны, что приводит к нарушению водного баланса на данной территории.

3. В результате эволюции Земли в окружающей среде сбалансировано соотношение кислорода и углекислого газа. Современная атмосфера содержит, примерно 1/25часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные запасы кислорода содержаться в карбонатах, органических веществах и оксидах железа, часть кислорода растворена в воде. Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступают в реакцию большое количество органических и неорганических веществ. Деятельность человека оказывает негативное влияние на кругооборот кислорода. Окисление бытовых и промышленных отходов, горение свалок, сжигание различных видов топлива, многие технологические процессы осуществляются за счет кислорода, находящегося в атмосфере, с выделением в нее углекислого газа. Полеты самолетов и ракет, выброс в атмосферу фреонов приводит к разрушению озонового слоя, который также участвует в круговороте кислорода. Ученые считают, что при таких темпах развития транспорта и промышленности, вырубке лесов в ближайшие 150-180 лет приведет к уменьшению количества кислорода на Земле на 30%. Ведь только сейчас для сгорания различных видов топлива используется до 25% кислорода, выработанного продуцентами за год. Оставшаяся растительность на Земле не успевает вовлечь в процесс фотосинтеза весь поступающий углекислый газ в атмосферу. Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере привело к повышению годовой температуры на суше на 1ºС, воды на 0,8ºС. Изменение кругооборота кислорода и углекислого газа прямо или косвенно влияет на кругооборот других химических элементов.

В природном ландшафте основная часть азота содержится в живых организмах, в почву и воду азот поступает в результате его органической фиксации. Вмешательство человека в окружающую природную среду изменило кругооборот азота. Уничтожение леса и замена его травостоем, распашка прерий, пампасов, степей, орошение пустынь, использование в большом количестве азотных удобрений привело к качественному и количественному изменению круговорота азота в биосфере. Удобрения включают в круговорот от 100 до 300кг азота, с урожаем из него уходит до 400-600кг азота с каждого гектара. Денитрификация приводит к выведению азота с экосистемы и составляет около 83 млн.т за год, следовательно в биосфере накапливается около 9млн. т азота в связанной форме. Попадая в атмосферу, оксиды азота принимают участие в образовании смога. Выбросы в атмосферу аммиака и различных оксидов азота ежегодно составляют 200-300 млн.т, значительная часть которых возвращается в почву либо в водоемы в виде «кислотных дождей».

Негативное влияние деятельности человека на круговорот фосфора проявляется:

* фосфор извлекается с руды и используется в виде удобрения;

· производство препаратов, содержащих фосфор, которые используются в производстве и в быту;

· производство многочисленных продуктов и кормов, содержащих фосфор, вывоз и использование их в местах концентрации населения;

· использование морепродуктов на суше, что способствует перераспределению фосфора между двумя глобальными экосистемами.

Замена природных биоценозов агроценозами сопровождается потерей большого количества запасов фосфора, поскольку его содержание в фитомассе леса и луговых степях составляет десятки килограмм на га. Потери фосфора в результате почвенной эрозии составляют от 9 до 22 кг с гектара за год. Фосфор, вымытый с полей в реки, только лишь частично попадает в океан, где был извлечен в составе морепродуктов.

 

Лекция 9. Тема. «Экология агроландшафтов»

План.

1.История развития агроландшафтов.

2. Компоненты агроландшафтов.

3.Формирование агроландшафтов.

4. Экологические последствия создания агроландшафтов.

 

1. Одомашнивание животных, переход охоты к сельскому хозяйству и оседлому образу жизни, появление первых сельскохозяйственных культур привели к глубокому преобразованию природных ландшафтов, к появлению первых антропогенных ландшафтов – сельскохозяйственного типа. Создание первых агроландшафтов сопровождалось выкорчевыванием и сжиганием леса, в результате чего происходило уничтожение вредителей, зародышей возбудителей болезней растительности и обогащением почв фосфором, калием, кальцием и зольными элементами, ускорением минерализации органических веществ почв. Поля обрабатывались несколько лет до снижения урожая выращиваемых культур. После истощения почв поля забрасывались. В результате сукцессий происходило восстановление природной растительности и плодородия почв.

Постепенно лесопольная система сменила подсечно-огневое ведение сельского хозяйства. Поля с однолетними растениями чередовались с полосами леса, что позволяло в средней полосе задерживать весной влагу на полях. Развитие животноводства позволило поддерживать плодородие почв, путем удобрения их органическими веществами. Однако эпизодическое внесение в почву перегноя не обеспечивало повышения плодородия почв, и поля спустя 10-15 лет не обрабатывались.

На смену примитивного землепользования пришла зерно-паровая система, позволившая увеличить посевные площади под зерновые культуры в 3 раза и повысить интенсивность использования земли. Поля после выращивания зерновых культур оставлялись под пар на 2-3 года. За это врмя почва частично восстанавливала свое плодородие.

На основе совершенствования зерно-паровой и многопольно-травянистой системы землепользования возникла современная система землепользования – севооборот.

2. Основные элементы биоценоза в агроландшафте по Маркову представлены:

*культурными растениями;

*сорняками, сопровождающие высаженные культуры;

*микроорганизмами ризосфер культурных растений и сорняков;

*азотфиксирующими бактериями, на корнях бобовых растений;

*бактериями, грибами, водорослями, свободно живущими в почве;

* беспозвоночными животными;

* грибами, бактериями, вирусами, паразитирующими на культурных растениях и сорняках;

*бактериофагами – паразитами микроорганизмов.

Остальные компоненты агроландшафта соответствуют компонентам природного ландшафта.

3. Создание сельскохозяйственных ландшафтов приводит к трансформации отдельных элементов естественных ландшафтов: нарушается равновесие между рельефом, почвами, гидрологическим режимом, формируется новый биогеохимический кругооборот. В агроландшафтах существенно изменяются все параметры микроклимата.

При развитии сельского хозяйства малопродуктивные дикие растения естественных ландшафтов заменяются человеком на высокопродуктивные культурные сорта, выводятся новые формы растений, но при всем при этом растительный покров в агроландшафтах становится однообразным. А это в свою очередь приводит к доминированию в агроландшафтах нескольких видов животных фитофагов.

Отсутствие механизмов саморегуляции в агроландшафте являются условием массового систематического размножения отдельных видов животных, а выращивание монокультур на больших площадях создают для них неисчерпаемые запасы корма. Отсутствие естественных врагов обуславливает превращение грызунов, насекомых в сельскохозяйственных вредителей.

Серьезную потенциальную угрозу агроландшафтам и прилегающим к ним естественным ландшафтам наносит интенсивная химизация земледелия. Использование минеральных удобрений, химических мелиорантов (изменения структуры почв), гербицидов (используются для угнетения развития сорняков), инсектицидов (используются для уничтожения насекомых), нематоцидов (для уничтожения червей нематод), фунгицидов (антигрибковые вещества), дефолиантов (используются для удаления листьев), регуляторов роста растений, даже в условиях относительной безвредности отдельных препаратов, оказывают вместе негативное влияние на ландшафт.

Попадая в окружающую среду, пестициды накапливаются, перемещаются по цепям питания в природных экосистемах, многократно увеличивая концентрацию.

В пределах одного ландшафта разные пестициды ведут себя не одинаково, имея разный период распада, что показано в таблице. Таблица 1.