Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №45/2004

Я ИДУ НА УРОК

Е.П. МАЛЕТИНА,
учитель биологии,
Н.Ю. ХИЖНЯК,
учитель химии,
средняя школа № 5,
г. Борисоглебск, Воронежская обл.

Продолжение. См. № 44/2004

Человек и Природа:
противостояние или содружество?

Эколог. Появилась возможность утилизации тяжелых металлов из почв при помощи растений. Некоторые виды злаковых обладают аккумулятивной способностью. Например, у овсяницы валийской зафиксирована высокая способность к поглощению свинца и меди. Такие растения могут быть использованы для озеленения городских улиц и скверов.

Судья. Спасибо. Всю предоставленную вами информацию суд примет к сведению.

Природа. Деятельность человечества так же влияет и на климат!

Судья. В качестве свидетеля приглашается Климатолог.

Климатолог. Существует выражение «необходим, как воздух». Для современного человека, видимо, нужна несколько другая формулировка: «необходим, как чистый воздух». А с чистым воздухом на нашей планете большие проблемы. Яркое тому подтверждение – полицейские и регулировщики, стоящие на перекрестках дорог в крупных городах Америки в противогазах.
В результате хозяйственной деятельности в атмосферу ежегодно выбрасывается от 1000 до 2600 млн т. химических соединений.
Безусловным лидером здесь является углекислый газ. Миллионы тонн этого соединения ежегодно поступают в атмосферу в результате сжигания угля, нефти, природного газа и дров. Изменение содержания углекислого газа в воздухе показано на рис. 1.

Рис. 1. Содержание СО2 в воздухе в 1880–2000 гг.

Рис. 1. Содержание СО2 в воздухе в 1880–2000 гг.

Углекислый газ прозрачен для солнечных лучей, но задерживает тепловое излучение Земли, не позволяя ему «уходить» в космос. Это явление называют «парниковым эффектом». По мнению ученых, парниковый эффект является причиной глобального потепления климата, которое приведет к изменению погоды и увеличению количества осадков, что в свою очередь приведет к подъему уровня Мирового океана. Если объемы выбрасываемого в атмосферу СО2 останутся прежними, то к 2030–2050 гг. предполагается повышение среднегодовой температуры на 1,5–4,5 °С.

Судья. И что тогда произойдет?

Климатолог. Повышение температуры на 3° С приведет (за счет таяния полярных льдов) к повышению уровня Мирового океана на 50–100 м, и многие прибрежные территории окажутся затопленными.
Другая опасность, подстерегающая человечество, – разрушение озонового слоя. Как известно, жизнь на Земле появилась только после того, как образовался озоновый слой, защищающий планету от жесткого ультрафиолетового излучения. Однако в последние десятилетия было отмечено интенсивное разрушение этого слоя. Оказалось, что примерно с 1975 г. каждой весной над Антарктидой образуется так называемая озоновая дыра. Содержание озона в стратосфере над этим континентом снижается до 50%. Позже угроза обозначилась и на Севере количество озона уменьшилось на 10%, а это уже прямо касается густонаселенных стран Европы и Северной Америки. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения. Поэтому в районах с пониженным содержанием озона людям легче получить солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболеваний раком кожи.

Судья. Каковы же причины появления «озоновых дыр» над планетой?

Климатолог. Ответить на этот вопрос не так просто, тем более, что обнаружили эти дыры сравнительно недавно. Есть разные варианты объяснений: может быть, виноваты циклические изменения, происходящие в самой природе, может быть, этого явления просто не замечали раньше, когда не было станций в Антарктиде. Но в одном мнения ученых сходятся: фреоны (хлорфторуглероды), используемые в производстве аэрозолей, хладагентов (в холодильниках), растворителей, – разрушают озоновый слой. Они начали широко применяться несколько десятилетий назад. В нижних слоях атмосферы фреоны не вступают ни в какие химические реакции и потому кажутся безвредными. Но в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения они разлагаются с образованием свободного хлора. Там же под влиянием ультрафиолетового излучения из молекул кислорода образуется атомарный кислород и озон, но реагируя с хлором, он разрушается.

О + О2 --> О3
Cl + O3 --> ClO + O2

Судья (вопрос к Экологу). Что вы можете сказать о негативном воздействии человека на атмосферу Земли?

Эколог. Благодатные капли дождя всегда радовали человека, но в некоторых районах земного шара дожди превратились в серьезную опасность. Возникла сложная в своем решении проблема кислотных дождей.
Техногенное поступление окислов серы в атмосферу Земли достигает 75–100 млн т в год, а окислов азота – около 20 млн т азота в год. Кислотные дожди, т.е. серная и азотная кислоты, растворенные в атмосферных осадках, губительно действуют на живые организмы водоемов, наносят ущерб лесной растительности и сельскохозяйственным культурам. Наконец, все эти вещества представляют определенную опасность для здоровья человека.
Вредное влияние на организмы оказывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли – смог. Различают два типа смога: зимний (лондонский тип) и летний (лос-анжелесский тип).
«Зимний смог» возникает в крупных промышленных городах при отсутствии ветра. В результате отсутствия циркуляции атмосферного воздуха концентрация оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода резко повышается и достигает опасных для здоровья человека величин.
«Летний» тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечных лучей на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анжелесе более 4 млн автомобилей выбрасывают только оксидов азота более, чем 1000 т в сутки. При слабом движении воздуха происходят сложные химические реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей – фотооксидантов, которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. По официальном данным, в Афинах в дни смога смертность в 6 раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с увеличением выброса выхлопных газов увеличивается вероятность образования фотохимического смога.

Судья. Существуют ли еще какие-либо источники загрязнения атмосферы? И что вам известно о состоянии атмосферного воздуха в нашем городе?

Эколог. Количество веществ, загрязняющих воздух, очень велико. Источником загрязнения атмосферы являются предприятия химической промышленности, черной и цветной металлургии. Во время аварий на этих предприятиях выбросы ядовитых веществ многократно увеличиваются. Так, в 1984 г. в индийском городе Бхопале произошел взрыв одного из хранилищ завода компаний «Юнион Карбайд», в результате чего в окружающую среду попали многие тонны летучего и очень ядовитого вещества метилизоционата. Облако газа накрыло густонаселенную территорию к югу от завода. Число погибших и пострадавших составило нескольких тысяч человек.
В 1989 г. в Литве в поселке Ионава произошло повреждение резервуара с аммиаком на заводе «Азотас». Образовалось аммиачное облако площадью 10 км2, высотой до 80 м. Погибло всего 7 человек только благодаря тому, что из-за направления ветра облако двигалось в противоположную от города сторону, в противном случае жертв могло быть гораздо больше. Выбросы в атмосферу главных загрязнителей воздуха в мире и в России за год представлены в таблице.
Не все благополучно с атмосферным воздухом и в нашем городе. По улице Третьяковской в жилой зоне в районе ОАО «Центральный рынок» завышено содержание оксида азота и пыли. Основным источником загрязнения остается автотранспорт. Особенно загрязнен воздух соединениями свинца, оксидами углерода, диоксидом азота в месте прохождения трассы Курск– Саратов. Данные о загрязнении атмосферного воздуха города Борисоглебска автотранспортом представлены на рис. 2.

Рис. 2. Выброс вредных веществ (в тоннах) в атмосферу г. Борисоглебска автомобилями

Рис. 2. Выброс вредных веществ (в тоннах) в атмосферу г. Борисоглебска автомобилями

Судья. Приглашается свидетель истца – Гидролог. Расскажите, пожалуйста, как обстоят дела с загрязнением воды?

Гидролог. Проблема загрязнения воды возникла еще в глубокой древности. За 400 или 500 лет до нашей эры для снабжения Рима питьевой водой был построен знаменитый римский водопровод – воды Тибра стали к тому времени непригодны к употреблению из-за сброса в них бытовых отходов. В средние века указом Карла VII ассенизаторам запрещалось выливать содержимое выгребных ям непосредственно в Сену.
В настоящее время проблемы загрязнения воды особенно остро встают перед высокоразвитыми индустриальными государствами. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты. К началу 1980-х гг. в океан ежегодно попадало около 6 млн т нефти, что составляет 0,23% от ее мировой добычи. Примером экологических катастроф, связанных с морскими транспортными системами, является разлив более 16 тыс. т мазута с танкера «Глобе Асими», произошедший в порту Клайпеда 21 ноября 1971 г. В марте 1978 г. затонул супертанкер «Амоко Надис» – тогда в море вылилось 230 тыс. т сырой нефти и на поверхности воды образовалось самое большое в истории судоходства нефтяное пятно. Погибли сотни тысяч морских птиц и других животных.
Другие распространенные химические загрязнители – СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины. Сейчас вынос в океан органических веществ составляет 300–380 млн т в год. Загрязнение континентальных и грунтовых вод происходит еще более высокими темпами.
Очень опасно загрязнение воды биологическими загрязнителями, например, вирусами и другими микроорганизмами. Загрязняют воду и физические загрязнители – радиация (радиоактивные вещества), тепло (сброс подогретых вод, нарушающий обычный режим водоема) и другие.
Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире – на каждого жителя нашей страны приходится 30 000 м3 воды в год. Но в настоящее время около 70% рек и озер России из-за загрязнения утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную воду.

Судья. Можете ли вы привести факты, свидетельствующие о загрязненности питьевой воды в нашем городе – Борисоглебске? Как влияет на здоровье потребление некачественной воды?

Гидролог. В Борисоглебском районе основными веществами, содержание которых в питьевой воде превышает допустимые величины, являются ионы железа, ионы кальция и магния, обуславливающие общую жесткость воды, нитраты. Количество железа в питьевой воде больше нормы в пять раз – потребление такой воды вызывает заболевания органов кровообращения (аритмия, атеросклероз), органов пищеварения (гастрит), почек (нефрит). Повышенная жесткость приводит к заболеваниям органов пищеварения, мочевыделительной и эндокринной систем и к нарушениям обмена веществ.

Судья. А как обстоят дела с загрязнением водоемов и грунтовых вод в других городах и странах?

Гидролог. Сотни озер во многих районах Скандинавии, юго-востока Канады, США, Шотландии превратились в кислотные водоемы. Повышение кислотности воды приводит к гибели рыбы.
Главный источник загрязнения грунтовых вод – мусорные свалки. Ученые подсчитали, что из свалки площадью 40 га, расположенной во влажном месте, ежегодно попадает в грунт от 172 до 380 млн л воды, насыщенной хлоридами и ионами свинца, меди и других металлов.
Около 70% населения планеты живут в условиях отсутствия систем очистки канализационных стоков и поэтому просто сбрасывают их в водотоки. Бытовые, сельскохозяйственные и промышленные отходы загрязняют воды из-за плохого качества очистных сооружений, аварий и умышленных злоупотреблений. Таким образом, качество воды, от которой зависит жизнь людей во всем мире, быстро ухудшается. По данным ООН, в развивающихся странах от болезней, вызванных некачественной водой, ежедневно умирают 25 тыс. человек.

Судья. Слово предоставляется Адвокату.

Адвокат. Действительно, антропогенное влияние на атмосферу и гидросферу достаточно велико и далеко не всегда носит положительный характер. Мой подзащитный полностью осознает свою вину. Но он организует ряд мероприятий по сохранению чистоты и газового состава атмосферного воздуха.
В нашей стране впервые в мире были установлены нормы предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе (ПДК). За соблюдением их наблюдает государственный санитарно-эпидемиологический надзор. В случае нарушений эта организация может остановить работу любого предприятия.
На всех новых и реконструируемых старых предприятиях в обязательном порядке строятся газо-, золо-, и пылеуловители. Между промышленными районами и жилыми кварталами создаются зеленые санитарно-защитные зоны. В плановом порядке предусматривается вывод из крупных городов предприятий, которые в связи с особенностями их технологических процессов сильно загрязняют атмосферу. Многие котельные переходят на газ (это происходит и в нашем городе), так как газ при сжигании дает в несколько раз меньше вредных отходов, чем уголь или нефть. Тысячи грузовых автомобилей переведены на газовое топливо. Крупные автомагистрали стараются строить за пределами городов.
Но воздушные массы не знают границ, поэтому охрана воздуха требует объединенных усилий многих государств.

Судья. А каковы основные направления рационального использования водных ресурсов?

Адвокат. Человек, глубоко раскаиваясь в содеянном, предпринимает меры, которые предполагают более бережное, рациональное использование водных ресурсов. В настоящее время наиболее полная защита вод от загрязнения заключается в уменьшении или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе и очищенных, сточных вод. На все большем числе предприятий применяется замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные воды проходят частичную очистку, после которой они снова используются в производстве.
Важное место в предохранении гидроресурсов от загрязнения принадлежит очистным сооружениям, где вода проходит несколько степеней очистки. При механическом способе нерастворимые примеси удаляются через систему отстойников и разного рода ловушек. Сущность химического метода заключается в том, что на очистных станциях в стоки грязных вод вносятся реагенты, которые вступают в реакции с загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в осадок в отстойниках, откуда они удаляются механическим путем. Применяют и электролитический способ – при пропускании электрического тока через воду большинство загрязняющих веществ также выпадают в осадок. При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический метод, при котором для минерализации органических загрязнителей используются биологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов. В будущем очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а станут одним из звеньев цепи замкнутого водоснабжения.

Судья. А как решается проблема охраны морских вод?

Адвокат. Морские и океанические течения быстро выносят загрязняющие вещества на большие расстояния от мест их выброса, поэтому проблема охраны чистоты Мирового океана носит международный характер. Разрешите предоставить слово свидетелю.

Гидролог. За последние годы был принят ряд важных международных соглашений по охране вод морей и океанов. В соответствии с ними сброс отработанных вод с судов и промывка танкеров должны осуществляться в специальных портовых устройствах. Каждая страна, подписавшая соглашение, несет юридическую и материальную ответственность за загрязнение вод морей и океанов.

Адвокат. Таким образом, мы видим, что Человеком успешно решается задача по рациональному использованию гидроресурсов. Прошу суд учесть это как важное смягчающее обстоятельство.

Природа (обращаясь к судье). Ваша Честь! Разрушительная деятельность человека направлена не только на неживую природу! Из-за него стали редкими или были полностью уничтожены многие виды животных и растений. Вернуть их уже невозможно. Я считаю, что Человек заслуживает самого сурового наказания!

Секретарь. В качестве свидетеля приглашается Зоолог.

Зоолог. Воздействие человека на живую природу складывается из прямого истребления животных и растений и влияния косвенного – через изменение природной среды. Считается, что с 1500 г. человеком было истреблено 130 видов птиц и не менее 70 видов млекопитающих. В их числе дикий бык – тур; огромное растительноядное морское животное – стеллерова корова, обитавшая в прибрежных водах островов Беринга и Командорского архипелага. Люди убивали морских коров ради мяса, жира, кожи и истребили их всего за 27 лет после открытия.
На просторах Европы исчезла дикая лошадь – тарпан, в Азии – дикая лошадь Пржевальского. Трагична судьба странствующего голубя. В 1810 г., по подсчетам специалистов, этих птиц было более 2 млрд, а в 1899 г. была убита последняя из них. Остались лишь музейные чучела странствующего голубя и бронзовая мемориальная доска: «В память последнего странствующего голубя, убитого в Бабкоке в сентябре 1899 г. Этот вид вымер из-за алчности и легкомыслия человека».
Навсегда исчез с лица Земли дронт – крупный нелетающий голубь, размером вдвое больше гуся, обитавший на Маскаренских островах Индийского океана. Европейцы, заселившие острова, убивали дронтов ради мяса и собирали их яйца. Завезенные на острова свиньи и ручные обезьяны разоряли гнезда, довершив истребление беззащитных птиц.
Уничтожена человеком бескрылая гагарка, в прошлом многочисленная и широко распространенная по скалистым берегам и островам северной Атлантики птица. Хищническое истребление привело к тому, что в XVIII и XIX вв. исчезла большая часть гнездовий, а в 1844 г. были убиты последние две птицы у берегов Исландии.
Список вымерших животных велик, но еще больше животных, численность которых сократилась настолько, что они перешли в ранг редких и вымирающих видов и сохранились только в заповедниках. Такова судьба бизонов, десятками миллионов населявших прерии Северной Америки, и зубров, прежде широко распространенных в лесах Европы. Усиленный промысел привел на грань уничтожения несколько видов китов: серого, гренландского, голубого.
Без активного вмешательства человека уже не могут выжить такие виды, как амурский тигр (сохранилось на территории СНГ несколько сотен особей), камышовый кот (около 500 особей), снежный барс (около 1000 особей), белоспинный альбатрос (около 200 птиц во всем мире), белый журавль, или стерх (около 1000 птиц), японский журавль (не более 1800 птиц во всем мире) и многие другие.
Но если в прошлом к полному исчезновению многих видов животных приводила неумеренная охота, то сейчас на первый план выходят косвенные воздействия: изменение среды обитания, загрязнение ядохимикатами, нарушение структуры популяций. Если в XVII в., по данным Д.Ютца и Д.Джонсона, прямое преследование животных было причиной гибели видов в 86%, а косвенные факторы – в 14% случаев, то в XX в. это соотношение стало обратным: в результате прямого преследования исчезло 28%, а косвенное воздействие повлияло на исчезновение 72% от общего числа вымерших тогда видов. Например, в Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч дельфинов – в период лова рыбы они попадают в сети и не могут из них выбраться.
Влияет на численность животных и завоз (акклиматизация) чужих видов – они нередко становятся причиной сокращения поголовья или полного вымирания видов местных. Например, основные причины вымирания птиц океанических островов – разорение их гнезд завезенными свиньями, крысами, кошками, другими животными. Таким образом на Гавайских островах вымерли 26 видов и подвидов птиц, что составляет 60% всей их фауны. На Маскаренских островах из 28 местных видов птиц вымерло 24–86%!
Губительно для животных применение пестицидов. Нередко оно приводит к тому, что животные лишаются способности производить потомство. В результате некоторые виды птиц, в том числе крупных хищников стали редкими, в Западной Европе (беркут) и США (белоголовый орлан, кондор).
Таким образом, из-за человека сокращение численности диких животных с каждым днем принимает все более угрожающие размеры.

"Приглашается свидетель – Ботаник".

Судья. Приглашается свидетель истца – Ботаник.

Ботаник. Чрезвычайно большое значение в настоящее время приобретает проблема уменьшения численности растений. Растения играют важную роль в жизни нашей планеты, являются одним из необходимых природных ресурсов. Важнейший из таких ресурсов – лес.
За последние 2000 лет человек уничтожил почти половину всех лесов на Земле, а за период в 10 000 лет было вырублено 2/3 лесов. Особенно угрожающих размеров достигло сведение лесов за последнее столетие. Так, на Магадаскаре леса исчезли с 9/10 территории. Когда-то обширные леса Кубы занимают сейчас лишь 8% площади страны. В Греции раньше леса занимали 65% территории, а сейчас – только 15%. С начала колонизации стран Африки леса здесь стали уничтожать не только ради добычи древесины, но и для того, чтобы расчистить место под плантации кофе, какао и других культур. Сейчас в ряде африканских стран, некогда славившихся лесами, их площадь резко сократилась, в результате чего, например, площадь пустыни Сахара ежегодно увеличивается. Подтверждаются слова путешественника и географа А.Гумбольта: «Человеку предшествуют леса – его сопровождают пустыни». Катастрофически истребляются леса и в Северной Америке.
Влажные тропические леса экваториального пояса, которые считаются «легкими» нашей планеты, одновременно – наиболее угрожаемый биоценоз на Земле. Ежеминутно на земном шаре вырубают 23 га тропического леса. Последствия этого столь глобальны и устрашающи, что их называют «миной замедленного действия XX века».
Главная ценность разных видов животных и растений заключается не в их хозяйственном значении, а в том, что каждый из них занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания. Исчезновение того или иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов. Кроме того, каждый вид обладает уникальными, присущими только ему свойствами. Утрата генов, определяющих эти свойства и отобранных в ходе длительной эволюции, лишает человека возможности в будущем воспользоваться ими для своих практических целей (например, для селекции).

Судья. Адвокат, что вы можете сказать в оправдание своего подзащитного?

Адвокат. Прошу предоставить слово нашему свидетелю – Биологу.

Биолог. Для обоснования стратегии охраны природы были сформулированы следующие принципы.
Принцип разнообразия в природе – только многообразная живая природа, природные сообщества могут быть устойчивыми и высокопродуктивными.

Принцип потенциальной полезности каждого вида – невозможно предвидеть, какое значение для человечества тот или иной вид может приобрести в будущем.

Принцип всеобщей связи в живой природе – выпадение какого-либо одного звена в сложной цепи трофических и иных связей в природе часто приводит к непредвиденным результатам.

Охрана природы планируется и осуществляется государством. Все редкие и исчезающие виды животных и растений заносятся в Красную книгу. Существуют Международная Красная книга и национальные книги (например Красная книга СССР впервые издана в 1978 г.). В 1984 г. в Международную Красную книгу включено около 1130 видов млекопитающих, 1190 видов птиц, 290 видов пресмыкающихся, 150 видов земноводных, 700 видов костистых рыб, 550 видов насекомых и около 5700 видов растений. Каждая страна, на территории которой живет занесенный в Красную книгу вид, несет ответственность перед своим народом и всем человечеством за его сохранение.

Охрана редких и исчезающих видов осуществляется в России путем запрета их уничтожения, учреждения в местах их обитания заповедников, переселения части особей в места их прежнего распространения (реакклиматизация); проведения таких мероприятий как подкормка животных в трудный сезон года, сооружение искусственных гнездовий, посадка кормовых растений, профилактические меры по борьбе с болезнями и паразитами и так далее.

Судья. Можете ли вы привести конкретные факты восстановления численности животных благодаря деятельности человека?

Биолог. Сокращение ареала и численности зубра, который был распространен в лесах Западной и Центральной Европы, началось еще в начале нашей эры. Последние дикие зубры были убиты в Беловежской пуще в 1919 г., на Кавказе – в 1927 г. Осталось около пяти десятков животных, живших в зоопарках. Вид был на грани полного исчезновения, но человек начал кропотливую работу по его восстановлению. В настоящее время численность зубра значительно увеличилась.

Продолжение следует

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru