 |
век должен научиться делать прогнозы и предсказывать возможные ре-зультаты своего вмешательства в природные процессы.
|
|
|
|
Биосфера - это эволюционно сложившаяся, находящаяся в равновес-ном состоянии система. Проблемы биосферы возникли в результате раз-вития особой оболочки Земли - сферы человеческого разума, или, как ее на-зывал В. И. Вернадский, ноосферы. Под ноосферой он понимал современный этап развития биосферы.
Создание ноосферы - это создание новых принципов разумного управ-ления биосферой. В этом процессе человечество должно найти способ уст-ранения экологического кризиса и одновременно - способ сосуществования общества с природой при высоком уровне его технического развития. Чело-
61 62
век должен научиться делать прогнозы и предсказывать возможные ре-зультаты своего вмешательства в природные процессы.
Контрольные вопросы:
1. По каким показателям сравнивают между собой разные популяции?
2. Приведите примеры видов с простой и сложной возрастной структу-рой популяций.
3. Какие изменения происходят в популяциях разных видов в ответ на увеличение плотности?
4. Стоит ли разрешать охоту на диких животных? Если да, то можно ли сделать так, чтобы охота не наносила урона популяции этих живот-ных?
5. У всех ли видов можно ожидать взрывов численности популяций при отсутствии врагов?
6. Каковы границы биосферы?
7. Почему биосферу часто называют глобальной экосистемой?
8. Почему жизнь на планете не могла бы существовать, если бы Земля не имела магнитного поля и озонового экрана?
9. В чем проявляется связь биосферы и космоса?
|
|
|
10. Какие из современных антропогенных факторов оказывают наиболее сильное влияние на жизнь гидросферы и атмосферы? В чем проявляет-ся это влияние?
Блок 2. Городские и промышленные экосистемы.
Здоровье человека и окружающая среда
Лекция 8. Народонаселение. Городские и промышленные экосистемы
- Демографические проблемы и урбанизация;
- Экологические проблемы города;
- Атмосфера города и контроль за ее состоянием;
- Роль зеленых насаждений в городских экосистемах.
1. Демографические проблемы. Население Земли непрерывно увеличи-вается. В начале сельскохозяйственной революции 10 000 лет до н. э. на нашей планете жили 10 млн. человек, а в начале новой эры — 100—250 млн. человек. Согласно экспертам ООН, 17 июля 1999 года в Сараеве родился 6-миллиардный житель Земли. Особенно быстро возрастает население Азии, Аф-рики, Латинской Америки. Ежегодно население мира увеличивается на 75 млн. человек. Считается, что ежесекундно численность населения увеличивается на 3 человека.
В начале 2002 года в России проживали 144 млн. человек (103 млн. чело-век в городах и 39 млн. человек в селах).
Вместе с ростом населения растут и потребности общества в продоволь-ствии, одежде, обуви, предметах обихода, жилище, средствах транспорта и дру-гих благах, а все это требует развития производства, которое связано с расши-ренным использованием природных ресурсов, с негативным воздействием на окружающую среду. Одновременно страдает здоровье населения городов. Здо-ровье общества — индикатор состояния окружающей среды.
Современные представления о состоянии здоровья населения формиру-ются из трех показателей:
1) демографических (рождаемость, продолжительность жизни, смерт-ность и т. п. );
2) данных о различных видах заболеваний;
3) данных о физическом развитии (особенно детей и подростков).
|
|
|
Особое значение имеет и формирование групп риска среди практически здоровых людей. Такие группы риска выявляются при возможности радиоак-тивного облучения — по суммарной предельной дозе для человека.
Группы риска можно выделить в крупных индустриальных центрах, а также среди работников некоторых химических производств.
Промышленные предприятия сосредоточены в городах, поэтому стреми-тельно увеличивается число жителей города, происходит процесс урбанизации.
В среднем по России в городах сегодня проживает около 70% населения. В та-кой индустриально развитой стране, как Япония, в городах живет до 80% насе-ления.
Вместе с ростом урбанизации происходит постарение населения Земли, т. е. увеличение доли стариков относительно всего населения. Особенно это ха-рактерно для развитых стран Европы (Германии, Франции, Швейцарии).
Меньше всего стареет население Африки — там самая большая доля де-тей от всего населения.
Такая тенденция обусловлена разницей в тех же демографических пока-зателях, которые характеризуют любую популяцию: рождаемость, продолжи-тельность жизни, смертность и т. д.
2. Экологические проблемы городов. Наиболее значительным событи-
ем современности является рост городов.
Города — неотъемлемая часть Земли. Они занимают всего 2% площади суши, но потребляют 3/4 мировых ресурсов. Половина населения Земли сего-дня живет в городах, причем к 2025 году городское население составит 2/3 от мирового.
Таким образом, наблюдается процесс урбанизации, то есть увеличение доли городского населения, рост значения городов в жизни общества, распро-странение городского образа жизни.
В современном мире 50 стран имеют степень урбанизации, превышаю-щую 70%. Стопроцентная урбанизация достигнута в Сингапуре и Кувейте, 99%
— в Гваделупе, 97% — в Бельгии и Макао.
Интенсивно увеличивается количество городов-гигантов, очень крупных городов, образовавшихся в результате роста и дальнейшего слияния (агломера-
63 64
|
|
|
ции) многих городов и населенных пунктов. Они называются мегаполисами. В Японии агломерации городов от Токио до Осаки образовали мегаполис Токай-до с численностью населения 60 млн. человек. На восточном побережье США 25 агломераций от Бостона до Вашингтона образовали мегаполис Босваш с на-селением 40 млн. человек.
Крупнейшими городами мира в 1994 году были Токио (Япония, 26, 5 млн. человек), Нью-Йорк (США, 16, 3 млн. ), Сан-Паулу (Бразилия, 16, 1 млн. ), Мехи-ко (Мексика, 15, 5 млн. ), Шанхай (Китай, 14, 7 млн. ), Бомбей (Индия, 14, 5 млн. ), Лос-Анджелес (США, 12, 2 млн. ), Пекин (Китай, 12, 0 млн. ), Калькутта (Индия, 11, 5 млн. ), Сеул (Южная Корея, 11, 5 млн. ).
Особыми чертами крупного города являются: плотная многоэтажная за-стройка, развитие транспорта и связи, преобладание застроенной части терри-тории над зелеными насаждениями, концентрация источников загрязнения ок-ружающей среды, рост плотности населения.
История развития городов. Развитие городов-процесс объективный. Первый город, как известно, появился на Земле 9-8 тысяч лет назад в Палести-не. Это был библейский Иерихон, который, по преданию, пал после 7-дневной осады от трубных звуков во время обхода его стен священниками-израильтянами. Его размеры были невелики - около 3, 5 гектара, и проживали в нем 2-3 тыс. жителей. Древнейшим городом был также Вавилон. В VII веке до н. э. в нем проживал 1 млн. человек, и он занимал площадь 10 км2.
В VIII-VII веках до н. э. древними греками были выработаны важнейшие принципы градостроительства. В центре греческого города, обычно на холме, возвышался акрополь с главными храмами и общественными сооружениями. Вокруг акрополя размещались жилые и ремесленные кварталы и рыночная площадь. Греки стремились «вписать» город в рельеф, учитывали микрокли-мат, строили город под защитой гор от сильных ветров. Для строительства вы-бирали территорию с небольшим уклоном для улучшения стока, умело исполь-зовали террасы.
Крупнейшим мегаполисом Древнего мира был Рим, в котором в IV веке до н. э. проживали до миллиона человек. В крупных древних городах действо-вали водопровод, канализация, были мостовые.
|
|
|
Первые русские города появились в VIII-X веках, они выполняли в ос-новном роль крепостей.
Современные градостроители должны ставить перед собой иные цели - овладеть пространством, поднять будущий город ввысь, оставив максимум тер-ритории для садов, парков, зон отдыха.
В 2000 году крупнейшим городом мира вновь стал Токио с населением 28 млн. жителей, обогнавший Мехико.
Городские экосистемы. Города играют большую роль в экономической, политической и общественной жизни человечества.
Все население городов — люди, животные, насекомые, птицы, деревья, а также промышленные предприятия, системы коммуникаций представляют со-бой городские экосистемы. Эти экосистемы сложно назвать экосистемами в
общепринятом понимании. В них отсутствуют основные свойства экосистем: способность к саморегулированию и круговороту веществ. Здесь практически отсутствует звено редуцентов, и заметно подавлена деятельность продуцентов.
Существование городов невозможно без постоянного притока энергии. Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, которую по-глощают растения города, мала по сравнению с огромным количеством посту-пающей в города энергии от гидро- и атомных электростанций, месторождений нефти, газа, угля. Кроме энергии, город потребляет огромное количество воды.
Главная особенность экосистем городов в том, что в них невозможно эко-логическое равновесие. Человек должен сам регулировать как потребление го-родом энергии и ресурсов (сырья для промышленности и пищи для людей), так
и количество ядовитых отходов, поступающих в атмосферу, воду и почву в ре-зультате деятельности промышленности и транспорта.
Рост городов в мире определяется в первую очередь уровнем и темпами развития промышленности и транспорта, поэтому в городах возрастали и воз-растают экологические проблемы. Эти проблемы касаются всех средовых со-ставляющих: климата, атмосферы, водных ресурсов, почв. Вода, воздух, почва в условиях техногенного развития города являются лишь буферами, а при сильной степени загрязнения сами становятся источниками экологической опасности.
Для современного города характерны следующие экологические пробле-
мы:
1) напряженность кислородно-углеродного баланса воздуха; в городах наблюдается тенденция понижения кислорода и увеличения углекислого газа в составе воздуха;
2) сильное и интенсивное загрязнение воздушного бассейна, водных ис-точников, почвенной среды;
3) в городах складывается свой тип микроклимата с ухудшенными для человека экологическими характеристиками;
|
|
|
4) городская среда насыщена различными физическими загрязнителями: шумом, электромагнитным излучением и др.;
5) жители городов испытывают повышенные отрицательные эмоциональ-ные и психологические нагрузки.
3. Атмосферное загрязнение. Над крупными городами атмосфера со-держит в 10 раз больше аэрозолей и в 20— 30 раз больше газов, чем над сель-ской местностью. Причина столь неблагополучной атмосферы городов заклю-чается в том, что города являются крупными центрами тяжелой промышленно-сти.
На городскую среду оказывает влияние целый ряд техногенных факторов. Наиболее мощные из них - отходы промышленного производства, поступаю-щие во внешнюю среду в виде газов, дымов, пыли; транспорт; тепловые и энер-гетические станции и т. д.
Основные загрязнители атмосферы — углекислый, сернистый, угарный газы, оксиды азота. По усредненным расчетам, на 500 тыс. населения во время
65 66
отопительного сезона выбрасывается 150 т сернистого газа, 100 т оксидов азота
в сутки. Кроме того, в воздух попадает летучая зола, содержащая силикаты, сульфаты, сульфиты, карбонаты, фосфаты, соли щелочных металлов.
С увеличением размеров городов в них повышается доля в общем загряз-нении атмосферы от автотранспорта. В целом выбросы автотранспорта значи-тельно более токсичны, чем выбросы от промышленных источников. Кроме угарного газа, оксидов азота и сажи, работающий автомобиль выделяет в окру-жающую среду более 200 веществ и соединений, в число которых входят сви-нец и другие тяжелые металлы, бензапирен, обладающий канцерогенным дей-ствием, летучие углеводороды. На долю автотранспорта приходится до 90% всех выбросов в атмосферу (более 2 млн. т в год). В Москве сейчас насчитыва-ется около 3 млн. автомобилей. Положение усугубляется несовершенством дви-гателей, наличием хронических пробок и заторов. Известно, что на холостом ходу двигатель выделяет в 3-4 раза больше вредных веществ, чем при работе в оптимальном режиме.
Выбросы промышленных предприятий столицы не столь токсичны, как автомобильные, но значительно снижают прозрачность атмосферы. В целом на каждого москвича приходится 46 кг промышленных выбросов вредных веществ
в атмосферу. Наибольшие объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосфе-ру приходятся на долю энергетики (55%) и нефтеперерабатывающей промыш-ленности (26%).
Крупными загрязнителями атмосферы Москвы являются шинный и неф-теперерабатывающий заводы, комбинаты стройматериалов (Лианозовский, Бескудниковский и другие), заводы «Серп и молот», «Красный богатырь», ав-томобильный им. Лихачева и АЗЛК и другие предприятия.
Мелкая пыль также один из загрязнителей городского воздуха. Пыль, за-грязняющая атмосферу, свободно проникает в легкие и задерживается там, а очень мелкая действует как газы. Вредные микрочастицы обладают мутаген-ными (изменения на генетическом уровне) и канцерогенными свойствами (об-разование злокачественных опухолей). Кроме того, пыль адсорбирует большое количество микроорганизмов, в том числе и болезнетворных.
Лидером среди российских городов по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу является Норильск (более 3 млн. т в год). Пятно загрязненного снега вокруг него прослеживается из космоса на расстоянии в сотни километров.
С любым загрязнителем, доза которого невелика, организм человека мо-жет справиться. Но существуют некоторые пороговые величины, при которых концентрация вредных веществ такова, что они отрицательно сказываются на здоровье. Такие пороговые величины (между вредными и безвредными концен-трациями) называются предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Эко-логи, медики, биологи составляют таблицы ПДК для различных потенциально вредных примесей в воздухе, воде, почве. Кроме того, для каждого источника загрязнения устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ).
Загрязнение вод. Проблема водоснабжения городов-одна из острейших. Города потребляют в 10 раз больше воды в расчете на одного жителя, чем сель-
ские районы. Объемы сточных вод достигают 1 м3 в сутки на одного человека. Велики различия в потреблении воды на душу населения между городами: мо-сквич тратит около 700 л воды в сутки, а калужанин - вдвое меньше.
Сточные воды представляют мощный источник химического загрязнения окружающей среды - водоемов, подземных водных горизонтов. Сточные воды, попадая в реки, разносятся вокруг городов на многие десятки и даже сотни ки-лометров. Понятие «сточные воды» включает в себя бытовые и промышленные сточные воды. Бытовые сточные воды наряду с фекалиями и остатками пищи содержат моющие и чистящие средства, в состав которых входят и токсические вещества. Промышленные сточные воды еще более насыщены токсическими веществами и при попадании без предварительной очистки в водоем могут вы-звать гибель всех водных организмов в нем. Также промышленные сточные во-ды характеризуются высокой температурой, значительным содержанием неф-тепродуктов и резкими перепадами поступления.
Ни один из московских водоемов и ни одна из рек не соответствуют ры-бохозяйственным нормативам. В черте города находятся водные объекты, ко-торые настолько загрязнены, что представляют угрозу для здоровья населения.
Интенсивная откачка подземных артезианских вод и ограниченное их по-полнение ведет к образованию под большими городами депрессионных воро-нок, что создает опасность провалов, приводит к деформации зданий. В резуль-тате снижения уровня подземных вод в подолье-комячковском водоносном го-ризонте на 50-70 м, а в алексинско-протвинском водоносном горизонте на 90-120 м под Москвой создалась депрессионная воронка радиусом 90-100 км.
Загрязнение подземных вод - актуальная проблема столичного региона, поскольку естественное их обновление в процессе водообмена происходит в течение сотен и тысяч лет (в отличие от рек и водохранилищ, где оно не пре-вышает нескольких месяцев, лет).
Городские почвы (урбоземы). Под воздействием крупных городов в зна-чительной мере загрязняется почвенный покров. Городские почвы (урбоземы) отличны от естественных по химизму, водно-физическим свойствам. Они пере-уплотнены, почвенные горизонты перемешаны и насыщены строительным му-сором, бытовыми отходами. Естественный почвенный покров на большей части города уничтожен, кроме парков.
Особый вклад в ухудшение химических свойств почв вносит применение зимой солей в целях быстрого освобождения дорог от снега. Для этого исполь-зуют в основном хлористый натрий. В результате в городах и вдоль автомаги-стралей появляются такие же засоленные почвы, как в степях или на морском побережье.
Городские почвы, кроме почв лесопарков, имеют повышенное содержа-ние тяжелых металлов, особенно в верхних (0-5 см) слоях, которое в 4-6 раз превышает фоновое. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами в сово-купности с очагами сернистых загрязнений приводит к уничтожению микро-флоры, потере плодородия, возникновению техногенных пустынь.
67 68
Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта, а в некоторых участках промышленных зон содержание свинца состав-ляет 10-15 г на 1 кг грунта.
Из-за регулярной уборки растительных остатков снижается плодородие городских почв, что обрекает городские растения на «голодный паек». Ухудша-ет качество почв и регулярное скашивание газонов. Снижает плодородие го-родских земель и бедная почвенная микрофлора. Почти нет в почвах городов дождевых червей. Нередко городские почвы стерильны почти до 1 м вглубь. Экологические функции городских почв ослаблены не только из-за сильного загрязнения (почва перестает быть фильтрационным барьером), но и из-за их уплотнения, затрудняющего газообмен в системе «почва - атмосфера».
Микроклимат города. В крупных городах формируется особый климат, который в летний зной близок к климату скалистой пустыни. Так, летом в Мо-скве температура на поверхности асфальта в полдень достигает 45-55°С, благо-даря чему в городе создается «эффект духовки». В безветренные дни над горо-дом на высоте 100-150 м может образовываться слой температурной инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над территорией города. В результате теплового загрязнения над крупными городами формируются остро-ва тепла, над которыми устанавливается своеобразная циркуляция воздушных масс - городские бризы.
Пыль, выброшенная промышленными предприятиями, автотранспортом, ТЭЦ, котельными, резко повышает содержание в атмосфере ядер конденсации (частиц серы, соединений азота), абсорбирующих капельки воды. Поэтому в крупных городах больше облачных, пасмурных дней и выпадает больше снега, чем в пригородах.
Запыленная, замутненная атмосфера насыщена токсинами, сдерживает поток солнечной радиации: снижение поступления ультрафиолетовой радиации приводит к росту содержания в воздухе болезнетворных бактерий. Эти факторы способствуют развитию бронхитов, рака легких, эмфиземы, инфекционных и других болезней.
Видеозагрязнение. Зрительное загрязнение охватывает визуальную среду
— архитектуру, цветовую гамму зданий, ландшафты, озеленение, рекламу, вит-рины, 114 чистоту улиц, лозунги. Сейчас Москва стала более многокрасочной, но проблема видеозагрязнения осталась. В городе появляется много однотип-ных новостроек, других малопривлекательных сооружений, раздражающих глаз. Их особенно много в так называемых спальных районах и в центре. И не-удивительно, что человек, оказавшись здесь, испытывает желание поскорее по-кинуть это место.
5. Роль зеленых насаждений в городских экосистемах. Зеленая расти-
тельность, кроме того, что насыщает атмосферу кислородом, играет роль воз-душного природного фильтра. Она задерживает распространение пыли и газов. Значительное количество вредных веществ растения поглощают, как, напри-мер, сернистый газ, оксиды азота; а такие вещества, как фториды, хлориды,
свинец и т. д., растения не усваивают, но также способны поглощать из атмо-сферы, очищая ее.
Поскольку на листьях городских деревьев и внутри них скапливается большое количество вредных веществ, опавшую листву ни в коем случае нель-зя сжигать в черте города, так как все вредные вещества, осевшие в листьях, в процессе сгорания вновь попадают с дымом в атмосферу.
Зеленые растения способны вырабатывать фитонциды — вещества, уби-вающие бактерии. Благодаря растениям в воздухе снижается содержание вред-ных тяжелых ионов и увеличивается количество легких.
Большую роль играют зеленые насаждения в улучшении микроклимата города, поскольку снижают высокие летние температуры, повышают влажность воздуха, являются механической преградой сильным ветрам, уменьшают воз-действие шума, электромагнитных колебаний и т. д.
Известно, что растения поглощают до 25% звуковой энергии.
Поскольку микроклимат крупного города из-за большой площади ас-фальтированных и забетонированных поверхностей близок к микроклимату степи (особенно летом), то геоботаники рекомендуют для озеленения такие по-роды: дуб, ясень, липу, вяз.
Зеленые насаждения в городе оказывают положительное эмоциональное влияние на психику человека, являясь уголками здоровья и успокоения.
Поэтому жизненно важно для горожан охранять старые садово-парковые комплексы и принимать участие в создании новых зеленых зон.
Считают, что пирамидальные кроны возбуждают человека, а овальные и плакучие успокаивают. Эмоциональное воздействие проявляется и через мно-гообразие листьев и их цветовую гамму. Например, в течение вегетационного периода цветовая гамма лиственных растений достигает 28 оттенков, а хвойных - 12.
Оптимальное соотношение по экологическим показателям площади за-стройки крупных городов к площади лесопаркового защитного пояса должно быть не менее 1: 5, тогда как в Лондоне, Париже, Вашингтоне это соотношение 1: 10 (а в Москве - 1: 1, 5).
|
|
|
