Лекция 10. Основные пути миграции и накопления в биосфере токсичных и радиоактивных веществ

Загрязнение среды — сложный процесс накопления вредных веществ, связанный с деятельностью человека. Биосфера едина — реки пересекают границы государств с различными социальными системами, леса оказывают влияние на территории, выходящие за пределы государственных границ, атмосфера их не знает совсем, поэтому вредные вещества распространяются по всей планете.

Пищевые цепи представляют собой одну из форм взаимосвязи между организмами, каждый из которых питается другим видом. В биосфере происходит непрерывный процесс превращения веществ в последовательности “жертва — хищник”. Пример водной пищевой цепи: растворенные вещества—фитопланктон—рачки—рыбы—хищные рыбы—теплокровные животные, питающиеся рыбой.

В случае потребления чужеродных веществ, которые не усваиваются или не выводятся из организма, происходит их накопление по ходу пищевой цепи. Именно таким образом происходит накопление токсичных веществ, при котором первичные звенья пищевой цепи получают лишь незначительные количества токсиканта, а конечные звенья уже отравляются. Коэффициент накопления неразлагающихся ядов, особенно биоцидов, в большинстве случаев составляет около 10 на каждую ступень пищевой цепи. Таким образом, рыбы могут содержать во много тысяч раз больше инсектицидов, чем окружающая их водная среда.

Например, в озере Мичиган было обнаружено следующее накопление ДДТ в пищевых цепях:

· 0,014 мг/г в донном иле озера;

· 0,41 мг/кг в ракообразных, питающихся на дне;

· 3—6 мг/кг в различных рыбах;

· > 2400 мг/кг в жировой ткани чаек, питающихся рыбой.

К загрязняющим атмосферу веществам относятся радиоактивные

вещества. Источниками радиоактивного загрязнения внешней среды

являются взрывы при испытаниях атомных и водородных бомб, атомные электростанции. Радиоактивные продукты в стратосфере могут находиться от 3 до 9 лет, а в нижних слоях атмосферы — до трех месяцев. Основное количество радиоактивных веществ поступает из атмосферы на землю с атмосферными осадками.

Распространение атмосферных токсикантов определяется горизонтальным и вертикальным движением воздушных течений и потоков. Дальность распространения зависит от времени существования того или другого загрязнителя в воздухе и метеорологических условий, скорости и направлении потоков в атмосфере.

Минздрав России определил предельно допустимый уровень облучения для населения на всю жизнь 35 бэр при продолжительности жизни 70 лет (0,5 бэр · 70 лет = 35 бэр).

 

“Зеленая революция” и ее последствия

“Зеленая революция” представляет собой одну из форм проявления НТР (научно-технической революции), т. е. интенсивное развитие сельского хозяйства путем:

· технизации сельского хозяйства (использование машин и техники);

· применения искусственно выведенных сортов растений и животных;

· химизации (использование удобрений и ядохимикатов);

· мелиорации (расширение орошаемых земель).

“Зеленая революция” — это преобразование сельского хозяйства на основе современной агротехники и селекции, это период кардинальной смены подходов к выращиванию растений и животных.

В результате этой революции урожайность зерновых культур возросла в 2—3 раза и вдвое увеличился ассортимент продукции. Более половины пищевых продуктов, которые производятся сейчас, до 1950 г. не производились. Некоторые из развивающихся стран, например Индия, стала удовлетворять свои потребности в зерне путем собственного производства.

Несмотря на то что “зеленая революция” позволила удовлетворить потребности растущего населения планеты в пище, она вызвала ряд отрицательных последствий: деградацию почв, сни-

жение качества сельскохозяйственной продукции и т.д.

Основной целью “зеленой революции” было увеличение производства сельскохозяйственной продукции. Но активное вмешательство человека в жизнедеятельность природных экосистем и создание агроэкосистем привело к ряду негативных последствий.

Агроэкосистема (агроценоз) — это искусственная экосистема (биогеоценоз), основные функции которой поддерживаются системой агрохимических мероприятий (вспашка, внесение удобрений, ядохимикатов и т.д.).

Отрицательные последствия “зеленой революции” и ее причины

Деградация почв. Деградацией называется постепенное ухудшение свойств почвы, вызванное изменением условий почвообразования в результате естественных причин или хозяйственной деятельности человека и сопровождающееся уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия.

Плодородием называют способность почвыобеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, воды и воздуха.

Загрязнение биосферы ядохимикатами. За последние 50 лет применение минеральных удобрений возросло в 43 раза, пестицидов в 10 раз, что привело к загрязнению отдельных компонентов биосферы: почвы, воды, растительного покрова. Из-за этого загрязнения обедняется живое население почвы — снижается численность почвенных животных, водорослей, микроорганизмов. Кроме того, воздействия этого загрязнения могут быть косвенными.

Ярким примером косвенного влияния на человека загрязнений окружающей среды служит известная история с ДДТ — дихлордифенилтрихлорметилметаном (в просторечии—дуст). Впервые ДДТ был успешно применен для борьбы с переносчиками малярии и сыпного тифа в Италии в конце Второй мировой войны. Затем его стали применять в качестве средства борьбы с вредителями растений. Однако впоследствии было обнаружено, что он накапливается в пищевых цепях и в организме человека. Например, в США ДДТ был обнаружен в молоке кормящих матерей, во многих странах у людей обнаружены его отложения в жировых тканях. Те-

перь ДДТ снят с производства во всем мире, но в настоящее время еще сохранилось 2/3 рассеянного вещества.

Нарушение природного равновесия экосистем. На Земле практически не осталось экосистем, не подвергающих в той или иной мере влиянию человека. Человек вынужден проникать в них и извлекать жизненно необходимые для него компоненты. Вместе с тем человек создал новые формы домашних и культурных растений.

Введением в культуру новых декоративных, лекарственных и иных растений человек обогащает флору той или иной территории. Но наряду с культурными растениями он заносит и сорные. Некоторые из них быстро распространяются и находят новую родину в новых районах, внедряясь и грубо нарушая природное равновесие местных экосистем.

Известно немало случаев, когда в некоторых районах Земли люди своей деятельностью поставили под угрозу собственное здоровье и даже само существование.

 

Значение и экологическая роль удобрений

И пестицидов

 

Питание — это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Без питания невозможны процессы роста и развития.

Удобрения — это органические и неорганические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные, органические и бактериальные.

Минеральные удобрения, добытые из недр, или промышленно полученные химические соединения содержат основные элементы питания (азот, фосфор, калий) и важные для жизнедеятельности микроэлементы. Минеральные удобрения подразделяются на азотные, фосфорные, калийные.

Органические удобрения — это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), органические отходы городского хозяйства, зеленое удобрение. Действие органических удобрений на урожай культур сказывается в течение 3—4 лет и более.

Бактериальные удобрения — это препараты, содержащие полезные для растений бактерии. Они способны улучшать питание

сельскохозяйственных культур и не содержат питательных веществ.

Последствия внесения удобрений. Минеральные удобрения оказывают прямое и косвенное воздействие на сельскохозяйственные культуры, на почву, на развитие биологических процессов в природных водах.

Наиболее безопасными с точки зрения влияния на биосферу являются органические удобрения, хотя их избыточное применение приводит к следующим отрицательным последствиям: загрязнение почвы и сельскохозяйственных растений патогенными микроорганизмами и семенами сорных трав, перенасыщение питательными веществами пахотного слоя удобряемых угодий, загрязнение водоемов стоками с полей, накопление избыточного азота в почве и кормовых структурах, что вызывает нарушение обмена веществ у животных.

Пестициды (pestis — зараза, разрушение, cide — убивать) — химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т. п. Пестициды, в зависимости от объекта воздействия, подразделяются на:

· гербициды — для уничтожения сорной растительности;

· инсектициды — для уничтожения вредных насекомых;

· зооциды — для борьбы с грызунами;

· фунгициды — против возбудителей грибковых заболеваний;

· дефолианты — для удаления листьев;

· дефлоранты — для удаления цветков.

Пестициды распространяются на больших пространствах, весьма удаленных от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет).

Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду.

Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.