Глобальные экологические проблемы
Глобальные экологические проблемы затрагивают всю планету и связаны с деятельностью человека, природными процессами и их взаимодействием. К основным относят изменение климата, разрушение озонового слоя и утрату биоразнообразия; их последствия распространяются между странами и поколениями.
Изменение климата и усиление парникового эффекта
Климат — это многолетний режим погоды на определённой территории. Климат Земли меняется естественно, однако с конца XIX века средняя температура быстро растёт главным образом из-за увеличения концентрации парниковых газов. Подробное объяснение механизма дано на странице парниковый эффект.
Изменение климата — длительное изменение средних значений температуры, осадков, ветра и других характеристик климата на Земле или в отдельном регионе.
Главные антропогенные источники углекислого газа — сжигание угля, нефти и газа, производство цемента и вырубка лесов. Метан выделяется при добыче топлива, на свалках и в сельском хозяйстве; закись азота связана прежде всего с применением азотных удобрений. Леса и океан поглощают часть углекислого газа, но их способность поглощать избыток ограничена.
Формула (1) показывает изменение температуры: положительное значение означает потепление, отрицательное — похолодание. Важно отличать погоду от климата: один жаркий день не доказывает глобальное потепление, но многолетний ряд наблюдений позволяет выявлять тренд.
Чем больше концентрация парниковых газов, тем больше энергии задерживается в системе Земля—атмосфера. Потепление изменяет круговорот воды, ледовый покров, уровень моря и условия жизни организмов.
Последствия изменения климата включают таяние ледников и морского льда, повышение уровня моря, учащение волн жары, засух и сильных ливней в ряде регионов. Меняются сроки цветения растений, миграции животных и границы распространения видов. Возможны снижение урожайности, дефицит пресной воды, ущерб инфраструктуре и рост риска заболеваний.
Разрушение озонового слоя
Озоновый слой расположен в стратосфере и содержит повышенную концентрацию озона \(O_3\). Он поглощает значительную часть опасного ультрафиолетового излучения Солнца. Озон образуется и разрушается естественно, но некоторые промышленные вещества ускоряют его распад.
Это соединения, которые в стратосфере под действием ультрафиолета образуют активные частицы, разрушающие молекулы озона. Особенно опасны хлор- и бромсодержащие соединения, например некоторые фреоны.
Упрощённо цепь выглядит так: под действием ультрафиолета из молекулы вещества высвобождается атом хлора; он реагирует с озоном, превращая его в кислород. Сам хлор при этом может высвобождаться снова и многократно участвовать в реакции, поэтому небольшое количество такого вещества способно разрушить много молекул озона.
Суммарный результат реакций (2) и (3): \(O_3 + O \rightarrow 2O_2\). Уменьшение содержания озона усиливает поток ультрафиолетового излучения к поверхности Земли. Это повышает риск повреждения ДНК, солнечных ожогов, болезней глаз и ослабления иммунной системы; страдают также растения, планктон и личинки водных организмов.
Разрушение озонового слоя и усиление парникового эффекта — разные проблемы. Озон в стратосфере защищает от ультрафиолета, а парниковые газы в основном влияют на тепловой баланс атмосферы. При этом одно вещество может воздействовать сразу на несколько процессов.
Утрата биоразнообразия
Биоразнообразие — разнообразие живых организмов, их генов и экосистем. Оно поддерживает опыление растений, образование почвы, очистку воды, пищевые цепи и устойчивость экосистем к изменениям.
Утрата биоразнообразия — уменьшение числа видов, генетического разнообразия и площади или качества природных экосистем.
Основные причины утраты видов образуют правило «пяти факторов»: разрушение и фрагментация мест обитания, чрезмерная добыча, загрязнение, изменение климата и распространение чужеродных видов. Особенно уязвимы виды с маленькой численностью, узкой пищевой специализацией или небольшим ареалом.
Какое утверждение верно?
Последствия утраты биоразнообразия — исчезновение видов, упрощение пищевых сетей, снижение устойчивости экосистем и потеря природных ресурсов. Например, исчезновение опылителей может уменьшить образование семян у растений, а исчезновение хищников — вызвать чрезмерный рост численности их жертв.
Как связаны глобальные проблемы
Проблемы усиливают друг друга. Потепление меняет местообитания и ускоряет исчезновение видов; вырубка лесов уменьшает поглощение углекислого газа и одновременно уничтожает местообитания. Загрязнение воздуха, воды и почвы дополнительно ослабляет организмы и экосистемы. Поэтому изучение темы полезно начинать со страницы загрязнение окружающей среды.
| Проблема | Главные причины | Основные последствия |
|---|---|---|
| Изменение климата | Сжигание топлива, вырубка лесов, сельское хозяйство | Потепление, таяние льда, засухи, ливни, повышение уровня моря |
| Разрушение озонового слоя | Выброс озоноразрушающих веществ | Рост ультрафиолетового излучения, вред здоровью и экосистемам |
| Утрата биоразнообразия | Разрушение местообитаний, загрязнение, чрезмерная добыча, чужеродные виды | Исчезновение видов, нарушение пищевых сетей, снижение устойчивости экосистем |
Разобранный пример: расчёт изменения температуры
Средняя температура региона была \(12\ ^\circ C\), а через несколько десятилетий стала \(13{,}5\ ^\circ C\). Определите изменение температуры и сделайте вывод.
Ответ: температура увеличилась на \(1{,}5\ ^\circ C\). Знак «плюс» означает потепление. По одному региональному показателю нельзя описать весь климат Земли, но длительное увеличение средних значений является признаком изменения климата.
Не смешивайте причины и последствия: вырубка лесов — причина, а сокращение местообитаний — последствие. Не называйте озоновую дыру причиной глобального потепления. В расчётах изменения величины всегда вычитайте начальное значение из конечного и указывайте единицы измерения.
Предотвращение и адаптация
Предотвращение глобальных проблем включает сокращение выбросов, переход к возобновляемым источникам энергии, повышение энергоэффективности, восстановление лесов, ответственное потребление и отказ от озоноразрушающих веществ. Для сохранения видов важны охрана местообитаний, экологические коридоры, борьба с браконьерством и восстановление экосистем.
Адаптация — приспособление общества и хозяйства к уже происходящим изменениям: создание систем раннего предупреждения, защита берегов, устойчивое сельское хозяйство и экономия воды. Практические меры охраны природы собраны на странице охрана окружающей среды, а сохранение ценных территорий — на странице особо охраняемые природные территории.
Проверь себя
Главное
- Изменение климата связано с ростом концентрации парниковых газов и приводит к изменениям температуры, осадков, ледового покрова и уровня моря.
- Озоновый слой поглощает ультрафиолет; озоноразрушающие вещества ускоряют распад озона и повышают риск вреда для здоровья и экосистем.
- Биоразнообразие включает разнообразие генов, видов и экосистем; его утрата нарушает пищевые сети и снижает устойчивость природы.
- Глобальные проблемы взаимосвязаны, поэтому нужны одновременно предотвращение причин, охрана экосистем и адаптация общества.