Антропогенные экологические факторы

Антропогенные факторы - это результат воздействия человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности. Антропогенные факторы можно разделить на 3 группы:

) оказывающие прямое воздействие на окружающую среду в результате внезапно начинающейся, интенсивной и непродолжительной деятельности, напр. прокладка автомобильной или железной дороги через тайгу, сезонная промысловая охота в определённом районе и т. д.;

) косвенное воздействие - через хозяйственную деятельность долговременного характера и малой интенсивности, напр. загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими выбросами завода, построенного у проложенной железной дороги без необходимых очистных сооружений, приводящее к постепенному усыханию деревьев и медленному отравлению тяжёлыми металлами животных, населяющих окрестную тайгу;

) комплексное воздействие вышеперечисленных факторов, приводящее к медленному, но существенному изменению окружающей среды (рост населения, увеличение численности домашних животных и животных, сопровождающих человеческие поселения - ворон, крыс, мышей и т. д., преобразование земельных угодий, появление примесей в воде и т. п.).

Антропогенное воздействие на географическую оболочку земли

В начале ХХ века во взаимодействии природы и общества наступила новая эра. Воздействие общества на географическую среду, антропогенное воздействие, резко возросло. Это привело к превращению природных ландшафтов в антропогенные, а также к возникновению глобальных проблем экологии, т.е. проблем не знающих границ. Чернобыльская трагедия поставила под угрозу всю Восточную и Северную Европу. Выбросы отходов влияют на глобальное потепление, озоновые дыры угрожают жизни, происходит миграция и мутация животных.

Степень воздействия общества на географическую оболочку прежде всего зависит от степени индустриализации общества. Сегодня около 60% суши занимают антропогенные ландшафты. К таким ландшафтам относятся города, села, линии связи, дороги, промышленные и сельскохозяйственные центры. Восемь наиболее развитых стран потребляют более половины природных ресурсов Земли и выбрасывают в атмосферу 2/5 загрязнений.

Загрязнение атмосферы

Человеческая деятельность приводит к тому, что загрязнения поступают в атмосферу в основном в двух видах - в виде аэрозолей (взвешенных частиц) и газообразных веществ.

Главные источники аэрозолей - промышленность строительных материалов, производство цемента, открытая добыча угля и руд, черная металлургия и другие отрасли. Общее количество аэрозолей антропогенного происхождения, поступающих в атмосферу в течение года составляет 60 млн. тонн. Это в несколько раз меньше объема загрязнений естественного происхождения (пыльные бури, вулканы).

Гораздо большую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится 80-90% всех антропогенных выбросов. Это соединения углерода, серы и азота. Соединения углерода, прежде всего углекислый газ сам по себе не ядовит, но с накоплением его связана опасность такого глобального процесса как "парниковый эффект". Кроме того выбрасывается угарный газ, в основном двигателями внутреннего сгорания.антропогенный загрязнение атмосфера гидросфера

Соединения азота представлены ядовитыми газами - окисью и перекисью азота. Они так же образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, при работе теплоэлектростанций, при сжигании твердых отходов.

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы соединениями серы, и прежде всего сернистым газом. Соединения серы выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно ниже.

С попаданием в атмосферу соединений серы и азота непосредственно связано выпадение кислотных дождей. Механизм их образования очень прост. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды. Затем вместе с дождями, туманами они выпадают на землю в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуют высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера, они угнетают их флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни - от рыб до микроорганизмов. Большой вред кислотные дожди наносят и различным конструкциям (мостам, памятникам и т.д.).

Главные регионы распространения кислотных осадков в мире - США, зарубежная Европа, Россия и страны СНГ. Но в последнее время они отмечены в промышленных районах Японии, Китая, Бразилии.

Расстояние между районами образования и районами выпадения кислотных осадков может достигать даже тысячи километров. Например, главные виновники кислотных осадков в Скандинавии - промышленные районы Великобритании, Бельгии и ФРГ.

Антропогенное загрязнение гидросферы

Ученые различают три вида загрязнения гидросферы: физическое, химическое и биологическое.

Под физическим понимается прежде всего тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса подогретых вод, используемых для охлаждения на ТЭС и АЭС. Сброс таких вод приводит к нарушению природного водного режима. Например, реки в местах сброса таких вод не замерзают. В замкнутых водоемах это приводит к уменьшению содержания кислорода, что приводит к гибели рыб и бурному развитию одноклеточных водорослей ("цветению" воды). К физическому загрязнению относят также радиоактивные загрязнения.

Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, часто болезнетворными. В водную среду они попадают со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности и животноводческих комплексов. Такие стоки могут явиться источниками различных заболеваний.

Особый вопрос в этой теме загрязнение Мирового океана. Оно происходит тремя путями. Первый из них - речной сток, вместе с которым в океан попадают миллионы тонн различных металлов, соединений фосфора, органические загрязнения. При этом почти все взвешенные и большинство растворенных веществ осаждаются в устьях рек и прилегающих шельфах.

Второй путь загрязнения связан с атмосферными осадками, с ними в Мировой океан поступает большая часть свинца, половина ртути и пестицидов.

Наконец, третий путь непосредственно связан с хозяйственной деятельностью человека в акваториях Мирового океана. Наиболее распространенный вид загрязнения - нефтяное загрязнение при транспортировке и добыче нефти.

Результаты антропогенного воздействия

началось потепление климата нашей планеты. В результате «парникового эффекта» температура поверхности Земли за последние 100 лет возросла на 0,5-0,6єС. Источниками СО2, ответственными за большую часть парникового эффекта, являются процессы сжигания угля, нефти и газа и нарушение деятельности сообществ почвенных микроорганизмов тундры, потребляющих до 40% выбрасываемого в атмосферу СО2;

Вследствие антропогенной нагрузки на биосферу возникли новые экологические проблемы:

значительно ускорился процесс подъема уровня Мирового океана. За последние 100 лет уровень моря поднялся на 10-12 см и сейчас этот процесс десятикратно ускорился. Это грозит затоплением обширных территорий, лежащих ниже уровня моря (Голландия, область Венеции, Санкт-Петербург, Бангладеш и др.);

произошло истощение озонового слоя атмосферы Земли (озоносферы), задерживающего губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение. Считается, что главный вклад в разрушение озоносферы вносят хлор-фтор-углероды (т. е. фреоны). Они используются в качестве хладоагентов и в баллончиках с аэрозолями.

Загрязнение Мирового океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми металлами, сложноорганическими соединениями, разрыв нормальной экологической связи между океаном и водами суши из-за строительства плотин и других гидросооружений.

Истощение и загрязнение поверхностных вод суши и подземных вод, нарушение баланса между поверхностными и подземными водами.

Радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов, в связи с чернобыльской аварией, эксплуатацией атомных устройств и атомными испытаниями.

Продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных отходов (особенно неразлагающихся пластмасс), возникновение в них вторичных химических реакций с образованием токсичных веществ.

Опустынивание планеты, расширение уже существующих пустынь и углубление самого процесса опустынивания.

Сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к уменьшению количества кислорода и исчезновению видов животных и растений.

Масштабы деятельности человечества в последние несколько сотен лет неизмеримо возросли, значит, появились и новые антропогенные факторы. Примеры воздействия, место и роль человечества в изменении среды обитания — обо всем этом далее в статье.

жизни?

Часть природы Земли, в которой обитают организмы, — это их среда обитания. Возникающие при этом взаимоотношения, образ жизни, продуктивность, численность существ изучает экология. Выделяют основные компоненты природы: почву, воду и воздух. Есть организмы, которые приспособлены к обитанию в одной среде или в трех, например прибрежные растения.

Отдельные элементы, взаимодействующие с живыми существами и между собой, — экологические факторы. Каждый из них является незаменимым. Но в последние десятилетия планетарное значение приобретают антропогенные факторы. Хотя еще полвека назад влиянию общества на природу не уделяли достаточно внимания, а 150 лет назад сама наука экология находилась в зачаточном состоянии.

Что такое экологические факторы?

Все многообразие воздействия общества на окружающую среду — это и есть антропогенные факторы. Примеры отрицательного влияния:

• сокращение запасов полезных ископаемых;
• сведение лесов;
• загрязнение почв;
• охота и рыболовство;
• истребление дикорастущих видов.

Положительное влияние человека на биосферу связано с природоохранными мероприятиями. Ведется лесовозобновление и лесонасаждение, озеленение и благоустройство населенных пунктов, акклиматизация животных (млекопитающих, птиц, рыб).

Что делается для улучшения взаимоотношений человека и биосферы?

Вышеперечисленные примеры антропогенных экологических факторов, вмешательства человека в природу свидетельствуют о том, что воздействие может быть положительным и отрицательным. Эти характеристики носят условный характер, потому что позитивное влияние при изменившихся условиях нередко становится своей противоположностью, т. е. приобретает негативную окраску. Деятельность населения чаще приносит вред природе, чем пользу. Объясняется этот факт нарушением природных закономерностей, действующих в течение миллионов лет.

Еще в 1971 году Организацией Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) была утверждена Международная биологическая программа под названием «Человек и биосфера». Главной ее задачей было изучение и предупреждение неблагоприятных изменений среды обитания. В последние годы взрослые и детские экологические организации, научные учреждения весьма озабочены сохранением биологического разнообразия.

Как улучшить здоровье окружающей среды?

Мы выяснили, что такое антропогенный фактор в экологии, биологии, географии и других науках. Отметим, что благополучие человеческого общества, жизнь настоящего и будущего поколений людей зависят от качества и степени влияния хозяйственной деятельности на среду обитания. Необходимо снизить экологический риск, связанный с все возрастающей негативной ролью антропогенных факторов.

Как утверждают исследователи, даже недостаточно для обеспечения здоровья среды. Она может быть неблагоприятна для жизни человека при своем прежнем биоразнообразии, но сильном радиационном, химическом и других видах загрязнений.

Очевидна связь между здоровьем и степенью влияния антропогенных факторов. Для снижения их негативного воздействия требуется сформировать новое отношение к окружающей среде, ответственность за благополучное существование живой природы и сохранение биоразнообразия.

Антропогенные факторы - совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу. Только самим своим физическим существованием люди оказывают заметное влияние на среду обитания: в процессе дыхания они ежегодно выделяют в атмосферу 1·10 12 кг СО 2 , а с пищей потребляют свыше 5-10 15 ккал.

В результате воздействия человека изменяется климат, рельеф поверхности, химический состав атмосферы, исчезают виды и естественные экосистемы и т. д. Наиболее важный для природы антропогенный фактор - урбанизация.

Антропогенная деятельность существенно влияет на климатические факторы, изменяя их режимы. Например, массовые выбросы в атмосферу твёрдых и жидких частиц от промышленных предприятий могут резко изменить режим рассеивания солнечного излучения в атмосфере и уменьшить приход теплоты к поверхности Земли. Уничтожение лесов и иной растительности, создание крупных искусственных водохранилищ на бывших территориях суши увеличивают отражение энергии, а загрязнение пылью, например, снега и льда - наоборот, увеличивает поглощение, что приводит к их интенсивному таянию.

В значительно большей степени на биосферу влияет производственная деятельность людей. В результате этой деятельности изменяются рельеф, состав земной коры и атмосферы, климат, происходит перераспределение пресной воды, исчезают естественные экосистемы и создаются искусственные агро- и техноэкосистемы, возделываются культурные растения, одомашниваются животные и т. д.

Воздействие человека может быть прямым и косвенным. Например, вырубка и раскорчевка леса оказывают не только прямое действие, но и опосредованное - изменяются условия существования птиц и зверей. Подсчитано, что с 1600 г. человеком уничтожено 162 вида птиц, свыше 100 видов млекопитающих и множество других видов растений и животных. Но, с другой стороны, он создает новые сорта растений и породы животных, увеличивает их урожайность и продуктивность. Искусственное переселение растений и животных также оказывает влияние на жизнь экосистем. Так, кролики, завезенные в Австралию, размножились настолько, что причинили огромный ущерб сельскому хозяйству.

Наиболее очевидное проявление антропогенного влияния на биосферу - загрязнение окружающей среды. Значение антропогенных факторов постоянно растет, по мере того как человек все больше подчиняет себе природу.

Человеческая деятельность представляет собой совокупность преобразования человеком в своих целях природных экологических факторов и создания новых, ранее в природе не существовавших. Выплавка металлов из руд и производство оборудования невозможны без создания высоких температур, давлений, мощных электромагнитных полей. Получение и сохранение высоких урожаев сельскохозяйственных культур требует производства удобрений и средств химической защиты растений от вредителей и возбудителей заболеваний. Современное здравоохранение не возможно представить себе без средств хемо- и физиотерапии.

Достижения научно-технического прогресса стали использоваться в политических и экономических целях, что крайним образом проявилось в создании специальных поражающих человека и его имущество экологических факторов: от огнестрельного оружия до средств массового физического, химического и биологического воздействия. В этом случае говорят о совокупности антропотропных (направленных на человеческий организм) и антропоцидных факторов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

С другой стороны, кроме таких факторов целенаправленного назначения, в процессе эксплуатации и переработки природных ресурсов неизбежно образуются побочные химические соединения и зоны высоких уровней физических факторов. В условиях аварий и катастроф эти процессы могут носить скачкообразный характер с тяжёлыми экологическими и материальными последствиями. Отсюда и потребовалось создавать способы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов, что реализовалось в настоящее время в упомянутую выше систему - безопасность жизнедеятельности.

Экологическая пластичность. Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия и в ответных реакциях живых организмов можно выявить ряд общих закономерностей.

Эффект влияния факторов зависит не только от характера их действия (качества), но и от количественного значения, воспринимаемого организмами - высокой или низкой температуры, степени освещенности, влажности, количества пищи и т.д. В процессе эволюции выработалась способность организмов адаптироваться к экологическим факторам в определенных количественных пределах. Уменьшение или увеличение значения фактора за этими пределами угнетает жизнедеятельность, а при достижении некоторого минимального или максимального уровня наступает гибель организмов.

Зоны действия экологического фактора и теоретическая зависимость жизнедеятельности организма, популяции или сообщества зависят от количественного значения фактора. Количественный диапазон любого экологического фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности, называется экологическим оптимумом (лат. орtimus - наилучший). Значения фактора, лежащие в зоне угнетения, называются экологическим пессимумом (наихудший).

Минимальное и максимальное значения фактора, при которых наступает гибель, называются соответственно экологическим минимумом и экологическим максимумом

Любые виды организмов, популяций или сообществ приспособлены, например, к существованию в определенном интервале температур.

Свойство организмов адаптироваться к существованию в том или ином диапазоне экологического фактора называется экологической пластичностью.

Чем шире диапазон экологического фактора, в пределах которого данный организм может жить, тем больше его экологическая пластичность.

По степени пластичности выделяют два типа организмов: стенобионтные (стеноэки) и эврибионтные (эвриэки).

Стенобионтные и эврибионтные организмы различаются диапазоном экологического фактора, в котором они могут жить.

Стенобионтные (гр. stenos - узкий, тесный), или узкоприспособленные, виды способны существовать лишь при небольших отклонениях

фактора от оптимального значения.

Эврибионтными (гр. eиrys - широкий) называются широкоприспособленные организмы, выдерживающие большую амплитуду колебаний экологического фактора.

Исторически, приспосабливаясь к экологическим факторам, животные, растения, микроорганизмы распределяются по различным средам, формируя все многообразие экосистем, образующих биосферу Земли.

Лимитирующие факторы. Представление о лимитирующих факторах основывается на двух законах экологии: законе минимума и законе толерантности.

Закон минимума. В середине прошлого века немецкий химик Ю. Либих (1840), изучая влияние питательных веществ на рост растений, обнаружил, что урожай зависит не от тех элементов питания, которые требуются в больших количествах и присутствуют в изобилии (например, СО 2 и H 2 0), а от тех, которые, хотя и нужны растению в меньших количествах, но практически отсутствуют в почве или недоступны (например, фосфор, цинк, бор).

Эту закономерность Либих сформулировал так: «Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве». Позднее этот вывод стал известен как закон минимума Либиха и был распространен на многие другие экологические факторы. Ограничивать, или лимитировать, развитие организмов могут и тепло, и свет, и вода, и кислород, и другие факторы, если их значение соответствует экологическому минимуму. Например, тропическая рыба морской ангел погибает, если температура воды опустится ниже 16 °С. А развитие водорослей в глубоководных экосистемах лимитируется глубиной проникновения солнечного света: в придонных слоях водорослей нет.

Закон минимума Либиха в общем виде можно сформулировать так: рост и развитие организмов зависят, в первую очередь, от тех факторов природной среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму.

Исследования показали, что закон минимума имеет два ограничения, которые следует учитывать при практическом применении.

Первое ограничение состоит в том, что закон Либиха строго применим лишь в условиях стационарного состояния системы. Например, в некотором водоеме рост водорослей ограничивается в естественных условиях недостатком фосфатов. Соединения азота при этом содержатся в воде в избытке. Если в этот водоем начнут сбрасывать сточные воды с высоким содержанием минерального фосфора, то водоем может «зацвести». Этот процесс будет прогрессировать до тех пор, пока один из элементов не израсходуется до ограничительного минимума. Теперь это может быть азот, если фосфор продолжает поступать. В переходный же момент (когда азота еще достаточно, а фосфора уже достаточно) эффекта минимума не наблюдается, т. е. ни один из этих элементов не влияет на рост водорослей.

Второе ограничение связано с взаимодействием нескольких факторов. Иногда организм способен заменить дефицитный элемент другим, химически близким. Так, в местах, где много стронция, в раковинах моллюсков он может заменять кальций при недостатке последнего. Или, например, потребность в цинке у некоторых растений снижается, если они растут в тени. Следовательно, низкая концентрация цинка меньше будет лимитировать рост растений в тени, чем на ярком свету. В этих случаях лимитирующее действие даже недостаточного количества того или иного элемента может не проявляться.

Закон толерантности (лат. tolerantia - терпение) был открыт английским биологом В. Шелфордом (1913), который обратил внимание на то, что ограничивать развитие живых организмов могут не только те экологические факторы, значения которых минимальны, но и те, которые характеризуются экологическим максимумом. Избыток тепла, света, воды и даже питательных веществ может оказаться столь же губительным, как и их недостаток. Диапазон экологического фактора между минимумом и максимумом В. Шелфорд назвал пределом толерантности .

Предел толерантности описывает амплитуду колебаний факторов, которая обеспечивает наиболее полноценное существование популяции. Отдельные особи могут иметь несколько иные диапазоны толерантности.

Позднее были установлены пределы толерантности относительно различных экологических факторов для многих растений и животных. Законы Ю. Либиха и В. Шелфорда помогли понять многие явления и распределение организмов в природе. Организмы не могут быть распространены повсюду потому, что популяции имеют определенный предел толерантности по отношению к колебаниям экологических факторов окружающей среды.

Закон толерантности В. Шелфорда формулируется так: рост и развитие организмов зависят в первую очередь, от тех факторов среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму или экологическому максимуму.

Было установлено следующее:

Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам широко распространены в природе и часто бывают космополитами, например многие патогенные бактерии;

Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон относительно другого. Например, люди более выносливы к отсутствию пищи, чем к отсутствию воды, т. е. предел толерантности относительно воды более узкий, чем относительно пищи;

Если условия по одному из экологических факторов становятся неоптимальными, то может измениться и предел толерантности по другим факторам. Например, при недостатке азота в почве злакам требуется гораздо больше воды;

Наблюдаемые в природе реальные пределы толерантности меньше потенциальных возможностей организма адаптироваться к данному фактору. Это объясняется тем, что в природе пределы толерантности по отношению к физическим условиям среды могут сужаться биотическими отношениями: конкуренцией, отсутствием опылителей, хищниками и др. Любой человек лучше реализует свои потенциальные возможности в благоприятных условиях (сборы спортсменов для специальных тренировок перед ответственными соревнованиями, например). Потенциальная экологическая пластичность организма, определенная в лабораторных условиях, больше реализованных возможностей в естественных условиях. Соответственно различают потенциальную и реализованную экологические ниши;

Пределы толерантности у размножающихся особей и потомства меньше, чем у взрослых особей, т. е. самки в период размножения и их потомство менее выносливы, чем взрослые организмы. Так, географическое распределение промысловых птиц чаще определяется влиянием климата на яйца и птенцов, а не на взрослых птиц. Забота о потомстве и бережное отношение к материнству продиктованы законами природы. К сожалению, иногда социальные «достижения» противоречат этим законам;

Экстремальные (стрессовые) значения одного из факторов ведут к снижению предела толерантности по другим факторам. Если в реку сбрасывается нагретая вода, то рыбы и другие организмы тратят почти всю свою энергию на преодоление стресса. Им не хватает энергии на добывание пищи, защиту от хищников, размножение, что приводит к постепенному вымиранию. Психологический стресс также может вызывать многие соматические (гр. soma - тело) заболевания не только у человека, но и у некоторых животных (например, у собак). При стрессовых значениях фактора адаптация к нему становится все более и более «дорогостоящей».

Многие организмы способны менять толерантность к отдельным факторам, если условия меняются постепенно. Можно, например, привыкнуть к высокой температуре воды в ванне, если залезть в теплую воду, а потом постепенно добавлять горячую. Такая адаптация к медленному изменению фактора - полезное защитное свойство. Но оно может оказаться и опасным. Неожиданное, без предупреждающих сигналов, даже небольшое изменение может оказаться критическим. Наступает пороговый эффект: «последняя капля» может оказаться фатальной. Например, тонкая веточка может привести к перелому уже перегруженной спины верблюда.

Если значение хотя бы одного из экологических факторов приближается к минимуму или максимуму, существование и процветание организма, популяции или сообщества становится зависимым именно от этого лимитирующего жизнедеятельность фактора.

Лимитирующим фактором называется любой экологический фактор, приближающийся к крайним значениям пределов толерантности или превышающий их. Такие сильно отклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни организмов и биологических систем. Именно они контролируют условия существования.

Ценность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она позволяет разобраться в сложных взаимосвязях в экосистемах.

К счастью, не все возможные экологические факторы регулируют взаимоотношения между средой, организмами и человеком. Приоритетными в тот или иной отрезок времени оказываются различные лимитирующие факторы. На этих факторах эколог и должен сосредоточить свое внимание при изучении экосистем и управлении ими. Например, содержание кислорода в наземных местообитаниях велико и он настолько доступен, что практически никогда не служит лимитирующим фактором (за исключением больших высот и антропогенных систем). Кислород мало интересует экологов, занимающихся наземными экосистемами. А в воде он нередко является фактором, лимитирующим развитие живых организмов («заморы» рыб, например). Поэтому гидробиолог всегда измеряет содержание кислорода в воде в отличие от ветеринара или орнитолога, хотя для наземных организмов кислород не менее важен, чем для водных.

Лимитирующие факторы определяют и географический ареал вида. Так, продвижение организмов на юг лимитируется, как правило, недостатком тепла. Биотические факторы также часто ограничивают распространение тех или иных организмов. Например, завезенный из Средиземноморья в Калифорнию инжир не плодоносил там до тех пор, пока не догадались завезти туда и определенный вид осы - единственного опылителя этого растения. Выявление лимитирующих факторов очень важно для многих видов деятельности, особенно сельского хозяйства. При целенаправленном воздействии на лимитирующие условия можно быстро и эффективно повышать урожайность растений и производительность животных. Так, при разведении пшеницы на кислых почвах никакие агрономические мероприятия не дадут эффекта, если не применять известкование, которое снизит ограничивающее действие кислот. Или если выращивать кукурузу на почвах с очень низким содержанием фосфора, то даже при достаточном количестве воды, азота, калия и других питательных веществ она перестает расти. Фосфор в данном случае - лимитирующий фактор. И только фосфорные удобрения могут спасти урожай. Растения могут погибнуть и от слишком большого количества воды или избытка удобрений, которые в данном случае тоже являются лимитирующими факторами.

Знание лимитирующих факторов дает ключ к управлению экосистемами. Однако в разные периоды жизни организма и в разных ситуациях в качестве лимитирующих выступают различные факторы. Поэтому только умелое регулирование условий существования может дать эффективные результаты управления.

Взаимодействие и компенсация факторов. В природе экологические факторы действуют не независимо друг от друга - они взаимодействуют. Анализ влияния одного фактора на организм или сообщество не самоцель, а способ оценки сравнительной значимости различных условий, действующих совместно в реальных экосистемах.

Совместное влияние факторов можно рассмотреть на примере зависимости смертности личинок крабов от температуры, солености и присутствия кадмия. При отсутствии кадмия экологический оптимум (минимальная смертность) наблюдается в интервале температур от 20 до 28 °С и солености - от 24 до 34 %. Если в воду добавляется токсичный для ракообразных кадмий, то экологический оптимум смещается: температура лежит в интервале от 13 до 26 °С, а соленость - от 25 до 29 %. Изменяются и пределы толерантности. Разница между экологическим максимумом и минимумом для солености после добавки кадмия уменьшается с 11 - 47 % до 14 - 40 %. Предел толерантности для температурного фактора, наоборот, расширяется с 9 - 38 °С до 0 - 42 °С.

Температура и влажность - самые важные климатические факторы в наземных местообитаниях. Взаимодействие этих двух факторов, по существу, формирует два основных типа климата: морской и континентальный.

Водоемы смягчают климат суши, так как вода обладает высокими удельной теплотой плавления и теплоемкостью. Поэтому морскому климату свойственны менее резкие колебания температуры и влажности, чем континентальному.

Воздействие температуры и влажности на организмы также зависит от соотношения их абсолютных значений. Так, температура оказывает более выраженное лимитирующее влияние, если влажность очень велика или очень мала. Каждому известно, что высокие и низкие температуры переносятся хуже при высокой влажности, чем при умеренной

Взаимосвязь температуры и влажности как основных климатических факторов часто изображают в виде графиков климограмм, позволяющих наглядно сравнивать различные годы и районы и прогнозировать продукцию растений или животных для тех или иных климатических условий.

Организмы не являются рабами среды. Они приспосабливаются к условиям существования и изменяют их, т. е. компенсируют отрицательное воздействие экологических факторов.

Компенсация экологических факторов - это стремление организмов ослабить лимитирующее действие физических, биотических и антропогенных влияний. Компенсация факторов возможна на уровне организма и вида, но наиболее эффективна на уровне сообщества.

При разных температурах один и тот же вид, имеющий широкое географическое распространение, может приобретать физиологические и морфологические (гр. тоrphe - форма, очертание) особенности, адаптированные к местным условиям. Например, у животных уши, хвосты, лапы тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат.

Эта закономерность называется правилом Аллена (1877), согласно которому выступающие части тела теплокровных животных увеличиваются по мере продвижения с севера на юг, что связано с адаптацией к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях. Так, у лисиц, живущих в Сахаре, длинные конечности и огромные уши; европейская лисица более приземиста, уши у нее намного короче; а у арктической лисицы - песца - очень маленькие ушки и короткая морда.

У животных с хорошо развитой моторной активностью компенсация факторов возможна благодаря адаптивному поведению. Так, ящерицы не боятся резких охлаждении, потому что днем они выходят на солнце, а ночью прячутся под нагретые камни. Возникающие в процессе адаптации изменения часто генетически закрепляются. На уровне сообщества компенсация факторов может осуществляться сменой видов по градиенту условий среды; например, при сезонных изменениях происходит закономерная смена видов растений.

Естественную периодичность изменений экологических факторов организмы используют также для распределения функций во времени. Они «программируют» жизненные циклы таким образом, чтобы максимально использовать благоприятные условия.

Наиболее ярким примером является поведение организмов в зависимости от длины дня - фотопериода. Амплитуда длины дня возрастает с географической широтой, что позволяет организмам учитывать не только время года, но и широту местности. Фотопериод - это «реле времени» или пусковой механизм последовательности физиологических процессов. Он определяет цветение растений, линьку, миграцию и размножение у птиц и млекопитающих и т. д. Фотопериод связан с биологическими часами и служит универсальным механизмом регулирования функций во времени. Биологические часы связывают ритмы экологических факторов с физиологическими ритмами, позволяя организмам приспосабливаться к суточной, сезонной, приливно-отливной и другой динамике факторов.

Изменяя фотопериод, можно вызывать и изменения функций организма. Так, цветоводы, изменяя световой режим в теплицах, получают внесезонное цветение растений. Если после декабря сразу увеличить длину дня, то это может вызвать явления, происходящие весной: цветение растений, линьку у животных и т. д. У многих высших организмов адаптации к фотопериоду закрепляются генетически, т. е. биологические часы могут работать и при отсутствии закономерной суточной или сезонной динамики.

Таким образом, смысл анализа условий среды не в том, чтобы составить необъятный перечень экологических факторов, а в том, чтобы обнаружить функционально важные, лимитирующие факторы и оценить, в какой степени состав, структура и функции экосистем зависят от взаимодействия этих факторов.

Только в этом случае удается достоверно прогнозировать результаты изменений и нарушений и управлять экосистемами.

Антропогенные лимитирующие факторы. В качестве примеров антропогенных лимитирующих факторов, позволяющих управлять природными и созданными человеком экосистемами, удобно рассмотреть пожары и антропогенный стресс.

Пожары как антропогенный фактор чаще оцениваются только негативно. Исследования в последние 50 лет показали, что естественные пожары могут являться как бы частью климата во многих наземных местообитаниях. Они влияют на эволюцию флоры и фауны. Биотические сообщества «научились» компенсировать этот фактор и адаптируются к нему, как к температуре или влажности. Пожар можно рассматривать и изучать как экологический фактор, наряду с температурой, осадками и почвой. При правильном использовании огонь может быть ценным экологическим инструментом. Некоторые племена выжигали леса для своих нужд еще задолго до того, как люди стали планомерно и целенаправленно изменять окружающую среду. Пожар - очень важный фактор, в том числе и потому, что человек может его контролировать в большей степени, чем другие лимитирующие факторы. Трудно найти участок земли, особенно в районах с засушливыми периодами, где бы не случился пожар хотя бы раз за 50 лет. Чаще всего причиной пожаров в природе является удар молнии.

Пожары бывают различных типов и приводят к разным последствиям.

Верховые, или «дикие», пожары обычно очень интенсивны и не поддаются сдерживанию. Они уничтожают крону деревьев и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится.

Низовые пожары совершенно иные. Они обладают избирательным действием: для одних организмов оказываются более лимитирующими, чем для других. Таким образом, низовые пожары способствуют развитию организмов с высокой толерантностью к их последствиям. Они могут быть естественными или специально организованными человеком. Например, плановое выжигание в лесу предпринимается с целью устранить конкуренцию для ценной породы болотной сосны со стороны лиственных деревьев. Болотная сосна, в отличие от лиственных пород, устойчива к огню, так как верхушечная почка ее сеянцев защищена пучком длинных плохо горящих иголок. При отсутствии пожаров поросль лиственных деревьев заглушает сосну, а также злаки и бобовые. Это приводит к угнетению куропаток и мелких травоядных животных. Поэтому девственные сосновые леса с обильной дичью являются экосистемами «пожарного» типа, т. е. нуждающимися в периодических низовых пожарах. В данном случае пожар не ведет к потере питательных элементов почвой, не вредит муравьям, насекомым и мелким млекопитающим.

Азотфиксирующим бобовым небольшой пожар даже полезен. Выжигание проводится вечером, чтобы ночью пожар был потушен росой, а узкий фронт огня можно было легко перешагнуть. Кроме того, небольшие низовые пожары дополняют действие бактерий по превращению отмерших остатков в минеральные питательные вещества, пригодные для нового поколения растений. С этой же целью весной и осенью часто сжигают опавшую листву. Плановое выжигание - пример управления природной экосистемой с помощью лимитирующего экологического фактора.

Решение вопроса о том, следует ли полностью исключить возможность пожаров или огонь надо использовать как фактор управления, должно целиком зависеть от того, какой тип сообщества желателен на этом участке. Американский эколог Г. Стоддард (1936) одним из первых выступил «в защиту» контролируемых плановых выжиганий для увеличения продукции ценной древесины и дичи еще в те времена, когда с точки зрения лесоводов, любой пожар считался вредным.

Тесная связь выгорания с составом трав играет ключевую роль в поддержании удивительного разнообразия антилоп и поедающих их хищников в восточно-африканских саваннах. Положительно влияют пожары на многие злаковые, так как точки роста их и запасы энергии находятся под землей. После выгорания сухих надземных частей элементы питания быстро возвращаются в почву и травы пышно вырастают.

Вопрос «жечь или не жечь», конечно, может смущать. По неосторожности человек нередко бывает причиной увеличения частоты губительных «диких» пожаров. Борьба за пожарную безопасность в лесах и зонах отдыха - вторая сторона проблемы.

Частное лицо ни в коем случае не имеет права намеренно или случайно вызывать пожар в природе - это привилегия специально обученных людей, знакомых с правилами землепользования.

Антропогенный стресс также может рассматриваться как своеобразный лимитирующий фактор. Экосистемы в значительной степени способны компенсировать антропогенный стресс. Возможно, что они от природы адаптированы к острым периодическим стрессам. А многие организмы нуждаются в случайных нарушающих воздействиях, которые способствуют их долговременной устойчивости. Большие водоемы часто обладают хорошей способностью к самоочищению и восстанавливают свои качества после загрязнения также, как и многие наземные экосистемы. Однако долговременные нарушения могут привести к выраженным и устойчивым негативным последствиям. В таких случаях эволюционная история адаптации не может помочь организмам -компенсационные механизмы не беспредельны. Особенно это касается тех случаев, когда сбрасываются сильнотоксичные отходы, которые постоянно производит индустриализованное общество и которые ранее отсутствовали в окружающей среде. Если мы не сможем изолировать эти ядовитые отходы от глобальных систем жизнеобеспечения, то они будут угрожать непосредственно нашему здоровью и станут для человечества основным лимитирующим фактором.

Антропогенный стресс условно подразделяют на две группы: острый и хронический.

Для первого характерны внезапное начало, быстрый подъем интенсивности и небольшая продолжительность. При втором - нарушения невысокой интенсивности продолжаются долго или повторяются. Природные системы часто обладают достаточной способностью справляться с острым стрессом. Например, стратегия покоящихся семян позволяет лесу восстановиться после вырубки. Последствия хронического стресса могут быть более тяжелыми, так как реакции на него не столь очевидны. Могут пройти годы, пока изменения в организмах будут замечены. Так, связь между заболеванием раком и курением была выявлена лишь несколько десятков лет тому назад, хотя существовала давно.

Пороговый эффект частично объясняет, почему некоторые проблемы окружающей среды возникают как бы неожиданно. На самом деле они накапливались долгие годы. Например, в лесах начинается массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязнителей воздуха. Мы же начинаем замечать проблему только после гибели многих лесов в Европе и Америке. К этому времени мы опоздали на 10-20 лет и не смогли предотвратить трагедию.

В период адаптации к хроническим антропогенным воздействиям снижается толерантность организмов и к другим факторам, например к болезням. Хронические стрессы часто связаны с токсичными веществами, которые, хотя и в небольших концентрациях, но постоянно поступают в окружающую среду.

В статье «Отравление Америки» (журнал «Таймс» за 22.09.80) приводятся такие данные: «Из всех вмешательств человека в естественный порядок вещей ни одно не нарастает такими тревожными темпами, как создание новых химических соединений. Только в США хитроумные «алхимики» ежегодно создают около 1 000 новых препаратов. На рынке имеется около 50 000 разных химикатов. Многие из них, бесспорно, приносят человеку большую пользу, но почти 35 000 используемых в США соединений определенно или потенциально вредны для здоровья человека».

Опасность, возможно, катастрофическую, представляет загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов, составляющих значительную долю водных ресурсов на планете. В отличие от поверхностных грунтовые воды не подвержены естественным процессам самоочищения ввиду отсутствия солнечного света, быстрого течения и биотических компонентов.

Опасения вызывают не только вредные вещества, попадающие в воду, почву и пищу. Миллионы тонн опасных соединений выносятся в атмосферу. Только над Америкой в конце 70-х гг. выбрасывалось: взвешенных частиц - до 25 млн т/год, SO 2 - до 30 млн т/год, NО - до 23 млн т/год.

Все мы вносим свой вклад в загрязнение воздуха, пользуясь автомашинами, электричеством, промышленными товарами и т. д. Загрязнение воздуха - четкий сигнал отрицательной обратной связи, который может спасти общество от гибели, так как он легко обнаруживается всеми.

Обработка твердых отбросов долгое время считалась второстепенным делом. До 1980 г. были случаи, когда на бывших свалках радиоактивных отходов строили жилые кварталы. Теперь, хотя и с некоторым опозданием, стало ясно: накопление отходов лимитирует развитие промышленности. Без создания технологий и центров по их удалению, обезвреживанию и рециркуляции невозможен дальнейший прогресс индустриального общества. Прежде всего, необходимо безопасно изолировать самые ядовитые вещества. Нелегальную практику «ночных сбросов» надо заменить их надежной изоляцией. Нужно искать заменители ядовитых химикатов. При правильном руководстве обезвреживание и утилизация отходов могут стать особой отраслью промышленности, которая даст новые рабочие места и внесет вклад в экономику.

Решение проблемы антропогенного стресса должно основываться на холистической концепции и требует системного подхода. Попытки заниматься каждым загрязняющим веществом как самостоятельной проблемой неэффективны - они лишь переносят проблему из одного места в другое.

Если в ближайшем десятилетии не удастся сдержать процесс ухудшения качества окружающей среды, то вполне вероятно, что не дефицит природных ресурсов, а воздействие вредных веществ станет фактором, лимитирующим развитие цивилизации.

 Антропогенные факторы – это совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу. Действие человека в природе огромно и чрезвычайно многообразно. Воздействие человека может быть прямым и косвенным . Наиболее очевидное проявление антропогенного влияния на биосферу – загрязнение окружающей среды.

Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным , так и случайным, или неосознанным .

К сознательным относятся - распашка целинных земель, создание агроценозов (сельскохозяйственных угодий), расселение животных, загрязнение среды.

К случайным относятся воздействия, происходящие в природе под влиянием человеческой деятельности, но не были заранее предусмотрены и запланированы им - распространение различных вредителей, случайный завоз организмов, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями (осушение болот, постройка плотин и т.д.).

Предложены и другие классификации антропогенных факторов: изменяющиеся закономерно, периодически и изменяющиеся без каких-либо закономерностей.

Существуют и другие подходы к классификации экологических факторов:

по очередности (первичный и вторичный);

по времени (эволюционный и исторический);

по происхождению (космический, абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно- антропогенный);

по среде возникновения (атмосферный, водный, геоморфологический, эдафический, физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный);

по степени воздействия (летальный - приводящий живой организм к гибели, экстремальный, лимитирующий, беспокоящий, мутагенный, тератогенный – приводящий к уродствам в ходе индивидуального развития).

Популяция Л-3

Термин «популяция» был впервые введен в 1903 г. Йогансеном.

Популяция - это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Популяция - это совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и занимает определенную территорию.

Вид - это сложная биологическая система, состоящая из группировок организмов- популяций.

Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции – рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях.

В зависимости от размеров занимаемой территории выделяют три типа популяций :

элементарные (микропопуляция) - это совокупность особей вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади. В состав входят генетически однородные особи;

экологические - формируется как совокупность элементарных популяций. В основном это внутривидовые группировки, слабо изолированные от других экологических популяций. Выявление свойств отдельных экологических популяций является важной задачей в познании свойств вида в определении его роли в том или ином местообитании;

географические - охватывают группу особей, населяющих территорию с географически однородными условиями существования. Географические популяции занимают сравнительно большую территорию, довольно разграничены и относительно изолированы. Они отличаются плодовитостью, размерами особей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и др. особенностей.

Популяция обладает биологическими особенностями (свойственными всем составляющим ее организмам) и групповыми особенностями (служат уникальными характеристиками группы).

К биологическим особенностям относится наличие жизненного цикла популяции, ее способность к росту, дифференцировке и самоподдержанию.

К групповым особенностям относят рождаемость, смертность, возрастную, половую структуру популяции и генетическую приспособляемость (эта группа признаков относится только к популяции).

Различают следующие типы пространственного распределения особей в популяциях:

1. равномерный (регулярный) - характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина расстояния между особями соответствует порогу, за которым начинается взаимное угнетение,

2. диффузный (случайный) - встречается в природе чаще- особи распределены в пространстве неравномерно, случайно,

агрегированный (групповой, мозаичный) – выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории.

Популяция является элементарной единицей эволюционного процесса, а вид есть его качественный этап. Важнейшими являются количественные характеристики.

Выделяют две группы количественных показателей :

статические – характеризуют состояние популяции на данном этапе;

динамические – характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени.

К статистическим показателям популяций относятся:

численность,

плотность,

показатели структуры.

Численность популяции - это общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Численность никогда не бывает постоянной и зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность приводит к сокращению ее численности.

Плотность популяции определяется количеством особей или биомассой на единицу площади либо объема.

Различают :

среднюю плотность - это численность или биомасса на единицу всего пространства;

удельная или экологическая плотность - численность или биомасса на единицу обитаемого пространства.

Важнейшим условием существования популяции или ее экотипа является их толерантность к факторам (условиям) среды. Толерантность у разных особей и к разным частям спектра разная, поэтому толерантность популяции значительно шире, чем у отдельных особей.

Динамика популяции – это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени.

Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций являются:

рождаемость,

смертность,

скорость роста популяции.

Рождаемость - способность популяции к увеличению численности за счет размножения.

Различают следующие виды рождаемости:

максимальная;

экологическая.

Максимальная, или абсолютная, физиологическая рождаемость - появление теоретически максимально возможного количества новых особей в индивидуальных условиях, т. е. при отсутствии лимитирующих факторов. Этот показатель - постоянная величина для данной популяции.

Экологическая, или реализуемая, рождаемость обозначает увеличение популяции при фактических, или специфических, условиях среды, Она зависит от состава, размера популяции и фактических условий среды.

Смертность - характеризует гибель особей популяций за определенный период времени.

Различают:

специфическую смертность - число смертей по отношению к числу особей, составляющих популяцию;

экологическую или реализуемую, смертность – гибель особей в конкретных условиях среды (величина непостоянная, изменяется в зависимости от состояния природной среды и состояния популяции).

Любая популяция способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды абиотического и биотического происхождения.

Эта динамика описывается уравнением А. Лотки : d N / d t ≈ r N

N – численность особей; t - время; r - биотический потенциал

Влияние человека как экологического фактора чрезвычайно сильный и разносторонний. Ни одна экосистема на планете не избежала этого влияния, а многие экосистем были полностью уничтожены. Даже целые биомы, например степи, почти полностью исчезли с лица земли. Антропогенное означает "рожденный человеком", и антропогенными называют те факторы, которые своим происхождением обязаны любой деятельности человека. Этим они принципиально отличаются от факторов природных, которые возникли еще до появления человека, но существуют и действуют до сих пор.

Антропогенные факторы (АФ) возникли лишь с появлением человека в период древнего этапа ее взаимодействия с природой, но тогда они были еще очень ограниченными по своим масштабам. Первым существенным АФ стал воздействие на природу с помощью огня; значительно распространился набор АФ с развитием животноводства, растениеводства, появлением крупных поселений. Особое значение для организмов биосферы имели такие АФ, аналогов которых не было в природе раньше, поскольку в ходе эволюции эти организмы не смогли выработать определенных приспособлений к ним.

Сейчас влияние человека на биосферу достиг гигантских масштабов: происходит тотальное загрязнение природной среды, географическая оболочка насыщается техническими сооружениями (городами, заводами, трубопроводами, шахтами, водохранилищами и т.п.); техническими предметами (то есть остатками космических аппаратов, контейнерами с токсичными веществами, свалками) новыми веществами, не ассимилируются биотой; новыми процессами - химическими, физическими, биологическими и смешанными (термоядерный синтез, биоинженерия и т.п.).

Антропогенные факторы - тела, вещества, процессы и явления, которые возникают в результате хозяйственной и иной деятельности человека и действуют на природу вместе с факторами естественными. Все разнообразие антропогенных факторов подразделяют на следующие основные подгруппы:

o Факторы-тела - это, например, искусственный рельеф (курганы, тараканы), водоемы (водохранилища, каналы, пруды), сооружения и здания и тому подобное. Факторы этой подгруппы характеризуются четкой пространственной определенностью и длительным действием. Произведенные прежде, они часто существуют веками и даже тысячелетиями. Многие из них распространены на значительные площади.

o Факторы-вещества - это обычные и радиоактивные химические вещества, искусственные химические соединения и элементы, аэрозоли, сточные воды и тому подобное. Они, в отличие от первой подгруппы, не имеют конкретной пространственной определенности, постоянно изменяют концентрацию и перемещаются, меняя соответственно степень воздействия на элементы природы. Часть из них со временем разрушается, другие могут присутствовать в среде десятки, сотни и даже тысячи лет (например, некоторые радиоактивные вещества), что обусловливает возможность их аккумуляции в природе.

o Факторы-процессы - это подгруппа АФ, в которую входят влияние на природу животных и растений, уничтожение вредных и разведения полезных организмов, случайное или целенаправленное перемещение организмов в пространстве, добычи полезных ископаемых, эрозия почв и тому подобное. Эти факторы часто занимают ограниченные участки природы, но иногда могут охватывать и большие пространства. Кроме прямого воздействия на природу, часто вызывают и ряд косвенных изменений. Все процессы имеют высокую динамику и часто однонаправленные.

o Факторы-явления - это, например, тепло, свет, радиоволны, электрическое и электромагнитное поля, вибрация, давление, звуковые эффекты и др. В отличие от других подгрупп АФ, явления в основном имеют точные параметры. Как правило, по мере удаления от источника их влияние на природу уменьшается.

На основании изложенного антропогенными факторами можно называть только те произведенные человеком тела, вещества, процессы и явления, которые не существовали в природе до появления человека. В том случае, если определенные АФ не существовали до появления человека только в каком-то (определенном) регионе, их называют региональными антропогенными факторами; если их не было только определенному сезону, то их называют сезонными антропогенными факторами.

В тех случаях, когда производимые человеком тело, вещество, процесс или явление по своим качествам и свойствам аналогичны природного фактора, то его можно считать антропогенным фактором только тогда, когда он количественно преобладает над естественным. Например, тепло, является естественным фактором, становится антропогенным, если его количество, которое выделяет предприятие в окружающую среду, вызывает повышение температуры этой среды. Такие факторы называют количественно-антропогенными.

Иногда под влиянием человека осуществляется переход тел, процессов, веществ или явлений в новое качество. В этом случае речь идет о качественно-антропогенные факторы, например, пески, становятся подвижными вследствие уничтожения человеком растительности, их закрепляла, или вода, которая образуется из ледника при его таянии под влиянием антропогенного потепления.

Рассмотрим такой простой антропогенное воздействие, как выпас скота. Во-первых, это сразу приводит к подавлению в биоценозе ряда видов, которых поедают домашние животные. Во-вторых, в результате этого на территории образуется группировки с относительно небольшим количеством видов, которых скот не принимает, поэтому каждый из них имеет значительную численность. В-третьих, биогеоценоз, возникший таким образом, становится малоустойчивой, легко поддается колебаниям численности популяций, и поэтому, если действие фактора (выпаса скота) будет усиливаться, это может привести к глубоким изменениям и даже полной деградации биогеоценоза.

При выявлении и изучении АФ основное внимание уделяется не тем средствам, которыми они изготовлены, а тем их элементам, которые вызывают изменения в природе. С позиций учения о факторах антропогенное воздействие на природу можно определить как сознательный и бессознательный влияние через произведенные человеком АФ. Это влияние осуществляется не только в процессе человеческой деятельности, но и после ее завершения. Влияние человека, который классифицируется по видам деятельности, является комплексным фактором. Например, если проанализировать пахоты поля трактором как действие комплексного антропогенного фактора, можно привести такие его составляющие: 1) уплотнение почвы; 2) раздавливания грунтовых организмов; 3) рыхления почвы; 4) переворачивание почвы; 5) разрезания организмов плугом; 6) вибрация почвы; 7) загрязнения почвы остатками горючего; 8) загрязнения атмосферы выхлопами; 9) шумовые эффекты и т.

Есть много классификаций АФ по различным признакам. По природе АФ подразделяют на:

Механические - давление колесами автомобилей, вырубка лесов, препятствия на пути движения организмов и тому подобное;

Физические - тепло, свет, электрическое поле, цвет, изменения влажности и т.п.;

Химические - действие различных химических элементов и их соединений;

Биологические - влияние интродуцированных организмов, разведение растений и животных, лесопосадки и тому подобное.

Ландшафтные - искусственные реки и озера, пляжи, леса, луга и др.

Следует отметить, что любой вид деятельности человека не может быть определен просто как сумма АФ, так как эта деятельность предусматривает элементы, которые никоим образом нельзя считать факторами в естественном смысле, например, технические средства, продукция, сами люди, их производственные отношения Технологические процессы и т. Только в отдельных случаях технические средства (например, плотины, линии связи, здания) могут быть названы факторами, если они своим присутствием непосредственно вызывают изменения в природе, например, является препятствием для движения животных, барьером для воздушных потоков и т.

По времени происхождения и длительностью действия антропогенные факторы делятся на следующие группы:

Факторы, произведенные в прошлом: а) те, которые прекратили свое действие, но ее последствия ощущаются и сейчас (уничтожение определенных видов организмов, чрезмерный выпас скота и т.п.); б) те, что продолжают действовать и в наше время (искусственный рельеф, водохранилища, интродукция и т.п.);

Факторы, которые производятся в наше время: а) те, которые действуют только в момент производства (радиоволны, шум, свет); б) те, что действуют определенное время и после окончания производства (устойчивые химические загрязнения, вырубленный лес и др.).

Большинство АФ распространены в зонах интенсивного развития промышленности и сельского хозяйства. Однако некоторые, произведенные на ограниченных территориях, могут встречаться в любом регионе земного шара вследствие их способности к миграции (например, радиоактивные вещества с длительным периодом распада, устойчивые ядохимикаты). Даже те АФ, которые очень широко распространены на планете или в отдельном "и" регионе, в природе распространяются неравномерно, создавая при этом зоны высокой и низкой концентрации, а также зоны полного их отсутствия. Так пахоты почвы и выпас скота осуществляются только на определенных участках, необходимо точно знать.

Итак, основным количественным показателем АФ является степень насыщения ими пространства, называют концентрацией антропогенных факторов. Концентрация АФ на конкретной территории обусловлена, как правило, интенсивностью и характером производства АФ; степенью способности этих факторов к миграции; свойством аккумуляции (накопления) в природе и общими условиями конкретного природного комплекса. Поэтому количественные особенности АФ существенно меняются во времени и пространстве.

По степени способности к миграции антропогенные факторы делятся на те, которые:

Не мигрируют - действуют только в месте производства и на некотором расстоянии от него (рельеф, вибрация, давление, звук, свет, завезенные человеком неподвижные организмы и т.д.);

Мигрируют с потоками воды и воздуха (пыль, тепло, химические вещества, газы, аэрозоли и др.);

Мигрируют со средствами производства (корабли, поезда, самолеты и т.п.);

Мигрируют самостоятельно (завезенные человеком подвижные организмы, одичавшие домашние животные).

Далеко не все АФ производятся человеком непрерывно; они уже разную периодичность. Так, сенокошение происходит в определенный период, но ежегодно; загрязнение атмосферы промышленными предприятиями осуществляется либо в определенные часы, или круглосуточно. Изучение динамики производства факторов очень важно для правильной оценки их влияния на природу. При увеличении количества периодов и их продолжительности воздействие на природу усиливается вследствие уменьшения возможностей для самовосстановления количественных и качественных особенностей элементов природы.

Динамика количества и набора различных факторов четко выражена в течение года, что обусловлено сезонностью многих производственных процессов. Выявление динамики АФ проводится для определенной территории за выбранное время (например, за год, сезон, день). Это имеет очень большое значение для сравнения их с динамикой природных факторов, позволяет определить степень влияния на природу АФ. Ветровая эрозия почв наиболее опасна летом, а водная эрозия - весной при таянии снега, когда еще нет растительности; сточные воды одного и того же объема и состава зимой больше изменяют химизм реки, чем весной, вследствие малого объема зимнего стока.

По такому важному показателю, как способность накапливаться в природе, АФ делятся на:

Существующие только в момент производства, поэтому по своей природе не способны к накоплению (свет, вибрация и т.д.);

Те, которые способны сохраняться в природе длительное время после их производства, что приводит к их накоплению - аккумуляции - и усиление влияния на природу.

Ко второй группе АФ можно отнести искусственный рельеф, водохранилища, химические и радиоактивные вещества и тому подобное. Эти факторы являются очень опасными, так как со временем растут их концентрации и ареалы, соответственно и интенсивность воздействия на элементы природы. Некоторые радиоактивные вещества, полученные человеком из недр Земли и введены в активный круговорот веществ, могут проявлять радиоактивность в течение сотен и тысяч лет, осуществляя при этом негативное влияние на природу. Способность к аккумуляции резко усиливает роль АФ в развитии природы, а в отдельных случаях даже является решающим в определении возможности существования отдельных видов и организмов.

В процессе миграции некоторые факторы могут переходить с одной среды в другое и действовать во всех средах, которые являются в определенном регионе. Так, радиоактивные вещества в случае аварии на атомной электростанции распространяются в атмосфере, а также загрязняют почвы, проникают в грунтовые воды и оседают в водоемах. А твердые выбросы промышленных предприятий из атмосферы попадают на почву и в водоемы. Эта особенность присуща многим АФ с подгруппы факторов-веществ. Некоторые устойчивые химические факторы в процессе круговорота веществ выносятся из водоемов с помощью организмов на сушу, а затем из нее вновь смываются в водоемы - так происходит долговременная циркуляция и действие фактора в ряде природных сред.

Действие антропогенного фактора на живые организмы зависит не только от его качества, но и от количества в расчете на единицу пространства, называют дозой фактора. Доза фактора - это количественная характеристика фактора в определенном пространстве. Доза фактора выпаса будет количество животных определенного вида на га пастбища в сутки или сезон выпаса. С дозой фактора тесно связано определение его оптимума. АФ в зависимости от их дозы могут по-разному влиять на организмы или быть к ним индифферентными. Некоторые дозы фактора вызывают максимум положительных изменений в природе и практически не вызывают негативных (прямых и косвенных) изм. их называют оптимальными, или оптимумом.

Одни АФ непрерывно действуют на природу, другие - периодически или спорадически. Поэтому по периодичности они подразделяются на:

Непрерывно действующие - загрязнение атмосферы, воды и почвы выбросами промышленных предприятий и извлечение из недр полезных ископаемых;

периодические факторы - вспашка почвы, выращивание и сбор сельскохозяйственных культур, выпас домашних животных и др. Эти факторы прямо действуют на природу только в определенные часы, поэтому они связаны с сезонной и суточной периодичностью действия АФ;

Спорадические факторы - аварии транспортных средств, приводят к загрязнению природной среды, взрывы ядерных и термоядерных устройств, лесные пожары и др. Они действуют в любое время, хотя в некоторых случаях могут быть привязаны к определенному сезону.

Очень важно различать антропогенные факторы по тем изменениям, в которых оказывает или может оказывать их воздействие на природу и живые организмы. Поэтому их разделяют также по устойчивости зумовлювальних изменений в природе:

АФ, вызывающих временные обратные изменения - любая временная воздействие на природу, не приводит к полному уничтожению видов; загрязнение воды или воздуха неустойчивыми химическими веществами и т.д.;

АФ, вызывающих относительно необратимые изменения, - отдельные случаи интродукции новых видов, создание небольших водохранилищ, уничтожение некоторых водоемов и др.;

АФ, вызывающих абсолютно необратимые изменения в природе, - сплошное уничтожение каких видов растений и животных, полное изъятие из месторождений полезных ископаемых и др.

Действие некоторых АФ может вызвать так называемый антропогенный стресс экосистем, который бывает двух разновидностей:

Острый стресс, для которого характерны внезапное начало, быстрый подъем интенсивности и небольшая продолжительность нарушений компонентов экосистем;

Хронический стресс, который характеризуется нарушениями незначительной интенсивности, но они продолжаются достаточно долго или часто повторяются.

Природные экосистемы способны противостоять остром стресса или восстанавливаться после него. Потенциальные стрессоры содержат, например, промышленные отходы. Особенно опасными среди них есть те, в состав которых входят производимые человеком новые химические вещества, в которых компоненты экосистемы еще не имеют приспособлений. Хроническая же действие этих факторов может привести к существенным изменениям в структуре и функциях сообществ организмов в процессе акклиматизации и генетической адаптации к ним.

В процессе социального обмена веществ (то есть обмена веществ в процессе природопользования) в окружающей среде появляются вещества и энергия, созданные с помощью технологических процессов (антропогенных факторов). Некоторые из них уже давно называются "загрязнение". Итак, загрязнениями следует считать те АФ, которые негативно влияют на ценные для человека организмы и ресурсы неживой природы. Иными словами, загрязнение - это все то, что появляется в окружающей среде и не в том месте, не в то время и не в тех количествах, которые обычно присущи природе, и выводит ии из состояния равновесия. Вообще существует огромное количество форм загрязнения (рис. 3.5).

Все разнообразие форм загрязнения человеком природной среды можно свести к следующим основным его видов (табл. 3.2):

o Механическое загрязнение - опыление атмосферы, наличие твердых частиц в воде и почве, а также в космическом пространстве.

o Физическое загрязнение - радиоволны, вибрация, тепло и радиоактивность и др.

o Химическое - загрязнение газообразными и жидкими химическими соединениями и элементами, а также их твердыми фракциями.

o Биологическое загрязнение охватывает возбудителей инфекционных заболеваний, вредителей, опасных конкурентов, некоторых хищников.

o Радиационное - превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

o Информационное загрязнения - изменения свойств среды, ухудшает его функции как носителя информации.

Таблица 3.2. Характеристика основных видов загрязнения окружающей среды

Вид загрязнения		Характеристика
1. Механическое		Засорение среды агентами, имеют лишь механическое воздействие без физико-химических последствий (например, мусором)
2. Химическое		Изменение химических свойств среды, что отрицательно влияет на экосистемы и технологические устройства
3. Физическое	Изменение физических параметров среды: температурно-энергетических (тепловое или термальное), волновых (световое, шумовое, электромагнитное), радиационных (радиационное или радиоактивное) и т.д.
3.1. Тепловое (термальное)	Повышение температуры среды, главным образом в результате промышленных выбросов нагретого воздуха, газов и воды; может возникнуть и как вторичный результат изменения химического состава среды
3.2. Световое	Нарушение естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света; может приводить к аномалиям в жизни растений и животных
3.3. Шумовое	Увеличение интенсивности шума более естественный уровень; у человека вызывает повышенную утомляемость, снижение умственной активности, а при достижении 90-130 дБ постепенную потерю слух
3.4. Электромагнитное	Изменение электромагнитных свойств среды (вызывают линии электропередач, радио и телевидения, работа некоторых промышленных и бытовых установок и др.); приводит к глобальным и местных географических аномалий и изменений в тонких биологических структурах
4. Радиационный	Превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ
5. Биологическое	Проникновение в экосистемы и технологические устройства различных видов животных и растений, которые нарушают экологическое равновесие или вызывают социально-экономические убытки
5.1. Биотическое	Распространение определенных, как правило, нежелательных для людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и др.) Или тех, которые нарушают экологическое равновесие
5.2. Микробиологическое	o Появление чрезвычайно большого количества микроорганизмов в результате их массового размножения на антропогенных субстратах или в средах, измененных человеком в ходе хозяйственной деятельности. o Приобретение ранее безобидной форме микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах
6. Информационное	Изменение свойств среды, ухудшает функции носителя информации

Рис. 3.5.

Одним из показателей, характеризующих ту или иную степень загрязнения среды, является удельный способность к загрязнению, то есть численное отношение тонны продукции, проходящей через одну из систем социального обмена веществ, к весу веществ, выбрасываемых в природу и приходится на эту тонну. Например, для сельскохозяйственного производства к веществ, выбрасываемых в природу на тонну продукции, принадлежат неосвоенные и смыты с полей удобрения и ядохимикаты, органические вещества из животноводческих комплексов и др. Для промышленных предприятий это все твердые, газообразные и жидкие вещества, выбрасываемые в природу. Для разных видов транспорта расчеты ведутся на тонну перевозимой продукции, причем к загрязнениям следует относить не только выбросы транспортных средств, но и те грузы, которые были рассеяны в процессе перевозки.

Понятие "удельный способность к загрязнению" следует отличать от понятия "удельный забрудненисть1", то есть степень загрязнения среды, уже осуществлено. Эта степень определяют отдельно для обычных химических веществ, теплового и радиационного загрязнения, что связано с их разным качеством. Также удельный загрязненность необходимо рассчитывать отдельно для почвы, воды и воздуха. Для почвы это будет суммарный вес всех загрязнений на 1 м2 в год, для воды и воздуха - на 1 м3 в год. Например, удельная тепловая загрязненность - это число градусов, на которое нагрет среда антропогенными факторами в определенный момент или в среднем за год.

Действие антропогенных факторов на компоненты экосистем не всегда отрицательный. Положительным будет такой антропогенное воздействие, которое вызывает изменения в природе, что является благоприятными для человека при существующем характера взаимодействия общества и природы. Но при этом для отдельных элементов природы он может быть и отрицательным. Например, уничтожение вредных организмов является положительным для человека, но одновременно вредным для этих организмов; создание водохранилищ является полезным для человека, но вредным для близлежащих почв и т.

АФ различаются по тем результатам в естественной среде, к которым приводит или может привести их действие. Поэтому по характеру последействия влияния АФ выделяют следующие возможные группы последствий в природе:

Разрушение или полное уничтожение отдельных элементов природы;

Изменение свойств этих элементов (например, резкое уменьшение поступления солнечных лучей на Землю в результате запыленности атмосферы, что приводит к изменениям климата и ухудшает условия осуществления фотосинтеза растениями)

Увеличение тех, что уже есть, и создание новых элементов природы (например, увеличение и создание новых лесополос, создание водохранилищ и т.п.);

Перемещение в пространстве (с транспортными средствами перемещается многие виды растений и животных, в том числе болезнетворных организмов).

При изучении последствий воздействия АФ следует учитывать тот факт, что эти последствия могут проявляться не только в наше время, но и в будущем. Так, последствия интродукции человеком новых видов в экосистемы проявляются только через десятки лет; обычные химические загрязнения часто вызывают серьезные нарушения жизненных функций только при их накоплении в живых организмах, то есть через некоторое время после непосредственного воздействия фактора. Современная природа, когда многие ее элементы являются прямыми или опосредованными результатам деятельности человека, очень мало похожа на прежнюю результате внесенных человеком изменений. Все эти изменения одновременно - антропогенные факторы, которые можно считать элементами современной природы. Однако существует ряд АФ, которые нельзя назвать элементами природы, потому что они принадлежат исключительно к деятельности общества, например, влияние транспортных средств, вырубка деревьев и др. В то же время водохранилища, искусственные леса, рельеф и другие произведения человека следует считать антропогенными элементами природы, которые одновременно являются вторичными АФ.

Важно проявлять все виды антропогенной деятельности и их масштабы в каждом регионе. С этой целью осуществляется качественная и количественная характеристика антропогенных факторов. Качественное оценивания АФ осуществляется в соответствии с обычными методик естественных наук; оценивают главные качественные показатели АФ: общий характер - химическое вещество, радиоволны, давление и т.д.; основные параметры - длина волны, интенсивность, концентрация, скорость движения и др.; время и продолжительность действия фактора - непрерывно днем, в летний сезон и тому подобное; а также характер влияния АФ на исследуемый объект - перемещение, уничтожение или изменение свойств и т.

Количественная характеристика АФ осуществляется для определения масштабов их воздействия на компоненты природной среды. При этом исследуются следующие основные количественные показатели АФ:

Размер пространства, в котором обнаружено и действует фактор;

Степень насыщения пространства этим фактором;

Общее количество элементарных и комплексных факторов в этом пространстве;

Степень нанесенного объектам ущерба;

Степень охвата действием фактора всех объектов, на которые он влияет.

Размер пространства, в котором обнаружен антропогенный фактор, оказывается на основе экспедиционных исследований и определения ареала действия этого фактора. Степень насыщения пространства фактором - это процентное отношение фактически занятого им пространства к ареалу действия фактора. Общее количество факторов (элементарных и комплексных) является важным комплексным показателем степени воздействия человека как антропогенного фактора на природу. Для решения многих вопросов, связанных с охраной природы, важно иметь общее представление о мощности и широту действия АФ на природу, что называют напряженностью антропогенного воздействия. Повышение показателей интенсивности антропогенного воздействия должно сопровождаться соответствующим увеличением масштабов природоохранных мероприятий.

Все вышеизложенное свидетельствует о неотложности задач управления производством и характеру действия различных антропогенных факторов. Другими словами, управление АФ - это регулирование их набора, распределения в пространстве, качественных и количественных особенностей с целью обеспечения оптимальных условий развития общества в его взаимодействии с природой. На сегодняшний день многие путей управления АФ, но все они требуют совершенствования. Один из таких путей - полное прекращение производства определенного фактора, другой - снижение или, наоборот, увеличение производства тех или иных факторов. Еще одним эффективным путем является нейтрализация одного фактора другим (например, вырубка лесов нейтрализуется их повторном насаждениям, разрушение ландшафтов - их рекультивацией и др.). Способность человека управлять действием АФ на природу в конце концов сделает рациональное управление всем социальным обменом веществ.

Подытоживая, следует подчеркнуть, что на любое воздействие природных абиотических и биотических факторов в живых организмов произведенные в процессе эволюции определенные приспособительные (адаптивные) свойства, тогда как на большинство антропогенных факторов, которые действуют преимущественно внезапно (непредсказуемый воздействие), подобных приспособлений в живых организмов нет. Именно об этой особенности действия антропогенных факторов на природу люди должны постоянно помнить и учитывать ее в любой деятельности, связанной с природной средой.