Глобальные изменения в биосфере

На этой странице вы узнаете

• Как бактерии спасают от гибели миллионы водных жителей?
• В каком городе самый загрязненный воздух в мире?
• Холодильники и озоновые дыры: где связь?

В известном мультфильме «Валли» повествуется о том, как в начале XXII века люди покинули планету Земля. Она стала непригодна для жизни из-за того, что на ней накопилось огромное количество неперерабатываемых отходов. Люди оставили на Земле роботов, призванных очистить планету. К слову, по сюжету фильма, с 2105 до 2805 года им все еще не удалось закончить свою работу. 

Этот фильм относится к жанру фантастики. Однако, текущая экологически ситуация в мире на данный момент вполне располагает к развитию этого сценария… В этой статье мы обсудим глобальные изменения в природе, связанные с деятельностью человека, и поговорим о том, что мы можем сделать, чтобы помочь нашей планете. 

Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека

Несколько столетий назад большая часть человечества была занята тяжелым ручным трудом, людям попросту приходилось выживать — ни развитой промышленности, ни медицины, ни быстрого и доступного транспорта. Сегодня же многие люди живут в полном комфорте — достижениями в науке, промышленности и других отраслях мы обеспечили себе удобную жизнь. И заплатили за это высокую цену, в результате чего столкнулись с такими глобальными изменениями в биосфере, как:

• загрязнение воздушной и водной среды;
• разрушение почвенного покрова;
• изменение климата Земли;
• уменьшение биоразнообразия растительного и животного мира;
• сокращение площади лесов;
• опустынивание;
• увеличение потребления природных ресурсов и их нерациональное использование.

Загрязнение гидросферы

Вода покрывает 70% поверхности нашей планеты, она является средой обитания большинства живых организмов и используется человеком во всех сферах жизни. Дефицит чистых источников пресной воды — одна из самых больших экологических проблем сегодня. Среди загрязнителей гидросферы выделяют: 

• сточные воды промышленных предприятий;
• массовое содержание скота;
• использование удобрений и пестицидов;
• сточные бытовые воды;
• нефть и ее продукты.

Конечно, человек не может перестать использовать воду в промышленности, удобрения и пестициды в сельском хозяйстве, но ситуация все равно не безвыходная. Какие есть способы решения этой проблемы? 

1. Экономия воды — дождевые установки в сельском хозяйстве и установка счетчиков воды для контроля количества ее потребления.
2. Очистка сточных вод путем установления специальных фильтров.
3. Разработка инновационных очистных сооружений для промышленности.
4. Тщательный контроль за перевозками нефти.

Как бактерии спасают от гибели миллионы водных жителей? Часто нефть перевозится в огромных количествах. Авария на танкере или другие причины, по которым нефть может разлиться и попасть в воду, чреваты экологической катастрофой — не только загрязняется окружающая среда, но и в результате отравления гибнут обитатели этой территории.  Так, в Кувейте в 1991 году произошел разлив 205 млн тонн сырой нефти. Российские ученые разработали биофильтры на основе фукусовых водорослей, которые могут эффективно и безопасно очищать морскую воду от нефтяных загрязнений. Несколько десятков килограмм этих чудо-водорослей могут утилизировать тонны нефти. Вот так выглядит этот супергерой:

Загрязнение атмосферы

Теперь перейдем к загрязнителям атмосферы, среди них:

• черная и цветная металлургия;
• тепловые электростанции;
• автотранспорт;
• нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность;
• химическая промышленность;
• лесные пожары и извержения вулканов.

Они загрязняют воздух оксидами азота, серы, углеводородами, их производными (фреоны — хлорфторуглерод), угарным газом, металлической пылью. Согласно статистике ВОЗ, в 2019 году 99% процентов населения проживало в районах, где уровень загрязнения воздуха превышал значения, установленные в рекомендациях ВОЗ по качеству воздуха. Это влияет на распространение инсультов, болезней сердца, рака легких, хронических и острых респираторных заболеваний.

В каком городе самый загрязненный воздух в мире? В 2019 году World Pollution Index признал город Луанду самым загрязненным в мире. Это африканский город с самыми высокими темпами промышленного развития на материке.

А страна, у которой самый высокий индекс экологической эффективности, — это Финляндия. Обратимся к опыту финнов, чтобы узнать о том, как помочь планете.

1. Финляндия сократила потребление первичных энергетических ресурсов, в этой стране большая часть энергии производится за счет возобновляемых источников — солнца, ветра и т.д.
   
2. Предпочтение пеших и велосипедных прогулок автомобилям. Высказываются даже предположения о том, чтобы автомобильное движение перенести преимущественно в пригород, а в центре столицы оставить только общественный транспорт.
   
3. Инвестиции в экономику полного цикла: отходы не только утилизируются, но и побочные продукты применяются в качестве сырья.

• 

• 

Озоновые дыры

Одна из самых обсуждаемых проблем, связанных с загрязнением атмосферы, — это озоновые дыры. 

Озоновая дыра — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. 

Разрушение озонового слоя приводит к проникновению на поверхность земли ультрафиолетовых лучей, способных вызывать злокачественные заболевания и мутации.

Холодильники и озоновые дыры: где связь? В настоящее время считается, что к утончению озонового слоя привела деятельность человека, а именно — использование хлор- и фторсодержащих фреонов.  Фреоны — высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей и распылителей. Раньше в холодильниках использовали токсичные и взрывоопасные вещества (аммиак и сернистый газ), а потом Томас Миджли, американский химик и инженер, предложил использовать вместо них фреоны — они действительно имели ряд преимуществ, но к сожалению, привели к очень опасным последствиям для всей планеты.

Озоновый слой защищает человечество от вредных воздействий. А что делает человечество, чтобы защитить озоновый слой (и себя, конечно)?

С 1987 года, когда было выявлено влияние фреонов на озоновый слой, началась активная экологическая политика в этой сфере. С 2000 года производство хлорфторуглеродов во всем мире почти полностью прекратилось. С 2003 года идет снижение содержания хлорфторуглеродов в стратосфере, и предполагается, что через несколько десятилетий озоновая дыра закроется. 

Кислотные дожди

Кислотный дождь — метеорологические осадки (дождь, снег, град, туман), подкисленные ниже 5,6 рН в результате растворения в атмосфере таких веществ, как оксиды азота и серы, хлороводород и сероводорода. 

Обычно дождь приносит с собой свежесть, на улице приятно пахнет мокрым асфальтом. А каковы последствия кислотного дождика?

• Вымывание из почвы кальция, натрия и других питательных веществ, закисление почв.
• Ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде.
• Замедление роста культурных растений, таких как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, морковь, брокколи и хлопок.
• Гибель организмов в озерах и реках.
• Закисление пресноводных водоемов.
• Кислотными дождями обусловлено постепенное разрушение памятников архитектуры, статуй, уличных скульптур.

Визуально такие осадки не отличаются от нормальных, поэтому в дождливую погоду лучше всегда соблюдать меры предосторожности — надевать дождевик, брать с собой зонт. Любителям романтических прогулок под дождем лучше подождать улучшения экологической обстановки (пару сотен лет) — следует остерегаться попадания осадков на открытые участки тела. 

Парниковый эффект

Парниковый эффект — это разогрев нижних слоев атмосферы вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое солнечное излучение у поверхности. 

Не пугайтесь сложного определения, сейчас мы с вами разберем этот механизм подробнее.

От Солнца на Землю поступает коротковолновое излучение, и наша атмосфера полностью его пропускает — задерживаются только жесткие ультрафиолетовые лучи. Земля нагревается, и от нее тоже исходит радиация, только теперь — длинноволновая, а вот ее наша атмосфера уже не пропускает. Длинноволновое излучение задерживают «парниковые» газы:

В парниках, которые возможно стоят на вашем дачном участке, тепло у поверхности земли удерживают специальные прозрачные материалы — пленка, пластмасса или стекло. Что задерживает тепловые лучи у поверхности в масштабах целой планеты? И снова виноваты все те же герои, которых мы уже обсудили выше: водяной пар и углекислый газ, диоксиды углерода, метан, фреоны, оксиды азота. 

В результате парникового эффекта за последние 50 лет среднегодовая температура у поверхности земли увеличилась на 0,5 градуса. Казалось бы — такая маленькая цифра, но даже это может привести к интенсивному таянию ледников Антарктиды и Гренландии. А это чревато повышением уровня воды и затоплением приморских равнинных участков, усилением абразионных процессов — разрушением горных пород в береговой зоне. Наибольшую угрозу парниковый эффект несет островным странам: если уровень воды все же начнет подниматься, то они просто перестанут существовать.

Интересный факт: уменьшение среднегодовой температуры у поверхности земли всего на 4 градуса приводило к ледниковым эпохам — почти как в мультфильме про мамонтов и ленивца.

Именно в связи с этим в международных соглашениях определен предел роста температуры: 2 градуса — это максимальный рубеж, через который мы не должны переступать. Для этого нужно на 3/4 сократить выбросы углекислого газа в окружающую среду, что почти невозможно. Именно поэтому сейчас ведутся разные исследования и разрабатываются проекты с целью ответить на вопрос: если мы не можем уменьшить выброс углекислого газа (для этого понадобится остановить почти всю мировую энергетику), то как мы можем его удалить из атмосферы? 

Фактчек

• К глобальным изменениям в биосфере относятся: загрязнение воздушной и водной среды, разрушение почвенного покрова, изменение климата Земли, уменьшение биоразнообразия растительного и животного мира, сокращение площади лесов, опустынивание и увеличение потребления природных ресурсов и их нерациональное использование.
• Основные загрязнители биосферы: черная и цветная металлургия, тепловые электростанции, автотранспорт, нефтеперерабатывающая и химическая промышленность.
• Озоновая дыра — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли.
• Кислотный дождь — метеорологические осадки, подкисленные ниже 5,6 рН в результате растворения в атмосфере разных веществ.
• Парниковый эффект — это разогрев нижних слоев атмосферы вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое солнечное излучение у поверхности.

Проверь себя

Задание 1.
Что привело к утончению озонового слоя?

1. использование фреонов
2. сток вредных веществ в воду
3. вырубка лесов
4. выпас скота 

Задание 2.
Осадки с каким показателем можно считать кислотными?

1. рН выше 7,1
2. рН ниже 7,2
3. рН выше 5,6
4. рН ниже 5,6

Задание 3.
Как изменилась среднегодовая температура у поверхности земли за последние 50 лет?

1. уменьшилась на 0,5 ℃ 
2. увеличилась на 0,5 ℃
3. уменьшилась на 1 ℃
4. уменьшилась на 2 ℃

Задание 4.
Какое излучение пропускает наша атмосфера?

1. коротковолновое
2. длинноволновое 

Ответы: 1. — 1; 2. — 4; 3. — 2; 4. — 1.