Регулирование площади полярных льдов

Вопрос и возможности растопления полярных льдов для освобождения Земли от оледенения и улучшения климата Арктики, возникал неоднократно. Как считают некоторые исследователи, при этом может появиться возможность полнее использовать природные ресурсы арктических и субарктических районов, развивать земледелие за полярным кругом и т. д.

Наш соотечественник Борисов предложил растопить полярные льды, построив плотину в Беринговом проливе для перекачки воды из Берингова моря в Северный Ледовитый океан. Некоторые зарубежные ученые, в частности Флетчер, посчитали возможным растопить льды Арктики при помощи атомной энергии. Как видно, первый вариант предусматривает косвенное воздействие на оледенение и носит характер управления природными процессами. Второй вариант предлагает подход к природе с позиции силы, то есть путем прямого воздействия на термодинамический процесс.

Целесообразность изменения состояния географической оболочки в Северном полушарии зависит от того в какай степени устойчиво состояние оледенения и насколько устойчива искусственно создаваемая «безледовая» обстановка. Наш соотечественник М.И. Будыко доказал, что оба состояния неустойчивы. Следовательно, с помощью управляющих воздействий можно лишь перевести природную систему из одного неустойчивого состояния в другое также неустойчивое.

Установлено, что льды Арктики могут самопроизвольно растаять в результате уменьшения облачности в северной части Атлантического океана. При этом усилится приток тепла в Северный Ледовитый океан - за счет поступления более теплых вод из Северной Атлантики. На основании данных о влиянии загрязнения на ледовый покров Северной Атлантики считается, что развитие природной системы непреднамеренно идет по пути растопления льдов Арктики.

Однако, хорошо ли это? На широтах 60 -90°, то есть в Субарктике и Арктике, в связи с полярными льдами в настоящее время температура ниже по отношению к температуре неледникового климата на 12 - 15°С, в умеренных и низких широтах - на 5°С. Наличие полярных льдов, как видно, значительно увеличивает температурный контраст между низкими и высокими широтами.

Теоретически вычисленные температуры для безледного режима Арктики показывают, что при этом температура воды зимой здесь не снижалась бы до точки ее замерзания. Однако, могло быть чередование лет с образованием льда и без замерзания водной поверхности. При временном ледяном покрове может увеличиваться альбедо и снижаться приходная часть радиационного баланса, что может привести к возобновлению общего оледенения. Все это говорит о неустойчивости безледного состояния Арктики. Поэтому разовое растопление льдов может оказаться неэффективным. Воздействие должно быть пусть слабым, но постоянным.

Уничтожение оледенения Арктики может принести не только положительные результаты. Следует ожидать при этом снижения разности температур между низкими и высокими широтами. А эффективность работы тепловой машины первого рода, как уже отмечалось, определяется нагревателем - экваториальной областью и холодильником - полярной областью. Температура нагревателя под влиянием оледенения понижается незначительно, а температура холодильника - весьма существенно. Таким образом, под воздействием оледенения Арктики усиливается меридиональный перенос тепла в системе планетарной циркуляции атмосферы, а этот перенос является основным в этой системе. Поэтому уменьшение разности температур в случае таяния льдов приведет к снижению интенсивности циркуляции, что неизбежно скажется на глобальном климате Земли.

Снижение широтного переноса особенно существенно отразится на климате умеренных широт. При этом уменьшится облачность, понизятся зимние температуры. В связи с уменьшением оттока тепла с экватора, температура там повысится.

Таяние льдов Арктики не пройдет бесследно для Гренландии и для Южного полушария. Средняя температура льда Гренландии в настоящее время незначительно ниже нуля, то есть ледяной щит находится в состоянии неустойчивого равновесия со средой. Поэтому при некотором повышении температуры воздуха начнется таяние материкового ледяного щита. Уровень Мирового океана при этом поднимется на 10 метров. Все это приведет к сокращению площади суши на несколько миллионов км², хотя и смягчит климат Земли, особенно в зимний период.

Уменьшение температурных контрастов между арктическими широтами и экваториальными областями вызовет повышение температуры на экваторе. Возрастет температурный градиент между экваториальными областями и Антарктикой, а также между Северным и Южным полушариями. Это усилит меридиональный перенос тепла в Южное, более холодное, полушарие. Произойдет изменение глобальных систем циркуляции атмосферы Земли. В результате этого ледники Антарктики начнут таять, что явится бедствием для населения нашей планеты, так как  уровень Мирового Океана повысится на 60 метров. Это приведет к затоплению значительных участков суши, в том числе - наиболее обжитых и освоенных районов. В результате многие сельскохозяйственные земли окажутся затопленными.

Все эти глобальные изменения в географической оболочке приведут к перемещению системы географических зон. Как считает наш соотечественник Марков, смещение ландшафтных зон составит от 5° до 15° широты. Причем зоны высоких широт сместятся более значительно, чем низких. Таким образом, сокращение или полное уничтожение оледенения на Земле окажет всеобщее воздействие на всю географическую оболочку. При разрушении оледенения повысится температура Океана, уменьшится растворимость углекислого газа в океанической воде, что приведет к увеличению парникового эффекта. Климат потеплеет, уменьшится меридиональная контрастность температур, сократится количество атмосферных осадков.

Как видно, будет действовать схема положительной обратной связи, приводящая к самоусилению процессов. Однако безледный режим, также как и состояние оледенения, является неустойчивым. Эта неустойчивость объясняется возникновением автоколебаний в системе: земная поверхность - атмосфера - океан - оледенение. При этом оледенение может существовать периодически.

Самым инертным в этой системе является Океан, что связано с особыми свойствами морской воды, которая имеет максимальную плотность при температуре замерзания. Поэтому Океан не может замерзнуть не охладившись на большую глубину, ток как охлаждающаяся вода в Океане из-за высокой плотности постоянно будет погружаться, не достигнув точки замерзания. В связи с огромной теплоемкостью Океан требует длительного охлаждения для того, чтобы замерзание стало устойчивым. По данным моделирования период такого охлаждения должен составлять 25 тысяч лет.

При уничтожении оледенения система выводится из неустойчивого равновесия, в котором она находится в настоящее время, и переходит в автоколебательный режим. Это означает постоянную изменчивость характеристик погоды. Неустойчивость погодных и климатических условий приведет к трудностям в ведении сельского хозяйства.

Таким образом, оба состояния географической оболочки - ледниковое и неледниковое - являются неустойчивыми. Однако, сокращение оледенения приведет к возникновению неустойчивого колебательного режима взамен неустойчивого равновесного, существующего в настоящее время.

При отмечающейся сейчас тенденции потепления климата Земли задача состоит в сохранении оледенения Арктики, чтобы через системы положительной обратной связи этот процесс потепления и деградации оледенения не усилился до критических масштабов. Проекты растопления льдов представляются пока преждевременными.

Необходима разработка моделей планетарного прогноза и управления на количественном уровне. По расчетам Будыко при летней температуре воздуха, равной +4°С лед толщиной 4 метра растает в Арктике за четыре года. После этого оледенение будет иметь сезонный характер. Как видно, имеется большая опасность непреднамеренного изменения климата и ландшафта Земли под влиянием антропогенной деятельности.

Регулирование техногенных процессов переноса вещества

Загрязняющие вещества, образующиеся в процессе хозяйственной деятельности человека, попадают в окружающую среду, где ведут себя по-разному, то есть в зависимости от своей миграционной способности и природных условий, в которые они попадают. При этом большую роль в распределении загрязняющих веществ играют геохимические барьеры, или активные поверхности, которыми являются границы раздела геосфер, а также почва, уровень грунтовых вод и др.

Поток вещества испытывает на геохимических барьерах резкие изменения в связи с резкой сменой основных физико-химических и термодинамических условий: окислительно-восстановительных, кислотно-щелочных, фильтрационно-сорбционных, биохимических, а также изменения температуры и давления. В результате этого многие вещества теряют свою подвижность, переходят в инертные нерастворимые формы и аккумулируются. При этом может происходить загрязнение среды в зоне геохимического барьера, зато транзитный поток вещества в значительной степени очищается.

Например, изучение фильтрующих водоемов в Центрально-Черноземном регионе, предназначенных для площадного искусственного пополнения основных водоносных горизонтов подземных вод, показало, что при фильтрации из них воды, загрязненной удобрениями и ядохимикатами, в зоне аэрации и слое почвенно-илистых отложений, залегающем на дне водоемов, происходит значительное ее самоочищение.

Техногенные вещества, поступающие на поверхность почвенного слоя, встречаются с новой геохимической обстановкой. Часть из них сразу же улавливается верхним слоем почвы, а другая - проникает в глубь почвенного профиля. Различные типы почв обладают неодинаковыми сорбционными свойствами. Так, в сильно увлажненных почвах в верхнем горизонте существует окислительная среда, а в нижнем – восстановительная. Каждая среда по-разному воздействует на миграционную способность химических веществ. Например, в кислой среде накапливается свинец, а в восстановительной - кадмий, медь, цинк и кобальт. Таким образом, почвы по отношению ко многим минеральным и органическим веществам являются фильтрами, емкостями и химическими реагентами, обезвреживающими часть загрязняющих веществ.

В миграции этих веществ большую регулирующую роль играет растительность. При этом растения с одной стороны концентрируют, а с другой - рассеивают некоторые химические элементы через воздушную среду, транспирируя их вместе с влагой. Например, по данным Ж. Детри (1973 г) может происходить выброс растениями тяжелых металлов в воздух. Обе функции растений важны для управ

Управление природными процессами в географической оболочке. Управление энергетическими потоками и тепловым балансом

Человеческое общество может воздействовать на географическую оболочку как непреднамеренно, так и целенаправленно. К непреднамеренным воздействиям можно, например, отнести поголовное уничтожение животных при развитии охотничества и рыболовства, чрезмерный выпас скота на какой-либо территории, повсеместное распахивание земель при развитии земледелия, которое сопровождается уничтожением лесов и целинных степей. Иногда эти воздействия связаны с какими-то древними обычаями. Так, в Нигерии до настоящего времени считается, что юноша становится мужчиной лишь после того, как убьет льва. А львы в Нигерии сохранились лишь в национальных парках.

Однако в настоящее время человек способен воздействовать преднамеренно, то есть целенаправленно на атмосферу, гидросферу и литосферу. Другими словами он может управлять природными процессами в географической оболочке на основании выявленных в ней взаимосвязей. Управление это возможно проводить на планетарном, региональном и локальном уровнях. Технические возможности сейчас позволяют человеку производить:

1.Управление энергетическими потоками путем регулирования приходной

и расходной частей радиационного баланса;

2.Воздействие на тепловой баланс географической оболочки;

3.Управление водным балансом;

4.Воздействие на атмосферные процессы;

5.Контролирование и определение техногенных потоков вещества;

6. Регулирование площади полярных льдов.

Управление энергетическими потоками. Регулирующие механизмы существуют в приходной и расходной частях радиационного баланса Земли. Например, величина альбедо земной поверхности определяет коэффициент усвоения приходящей солнечной радиации. Этот коэффициент в пространстве и во времени вызывает пространственно-временную неоднородность радиационного баланса географической оболочки. Он является также регулятором приходящего теплового потока.

Так, при выпадении снега альбедо земной поверхности сильно возрастает, поэтому резко убывает приходящая солнечная радиация. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность очередного снегопада. Возникает система положительной обратной связи. Если бы не другие регуляторы, то при малом первоначальном воздействии, например, при выпадении снега на небольшой территории из-за действия положительной обратной связи нас ждала бы по выражению Будыко «белая земля».

Например в нашем Центрально-Черноземном регионе выпадение снега снижает приходную часть радиационного баланса в восемь раз, так как в степи без снега усваивается 90% падающей радиации, а в заснеженной - только 10%. Это приводит к изменению радиационного баланса, равнозначному перемещению данного участка местности на несколько десятков градусов к северу.

Альбедо изменяется также под влиянием распахивания степи, уничтожения леса, изменения видов растительности и других факторов. Во всех случаях альбедо выступает в качестве мощного регулятора приходной части радиационного баланса. Поэтому неоднократно разрабатывались проекты растопления льдов путем зачернения их поверхности с помощью сажи, угольной пыли и т. д. Местами это применяется для увеличения интенсивности таяния горных ледников и искусственного повышения водности рек. При зачеренении поверхности льда альбедо уменьшается в пять раз, что приводит к увеличению поглощенной радиации.

Менее мощным регулятором является изменение прозрачности атмосферы. Ее прозрачность зависит от содержания аэрозолей, то есть дыма, продуктов горения топлива самолетов и др. При этом в основном снижается приход коротковолновой радиации и уменьшается энергетический потенциал территории. Поэтому регуляторы прозрачности атмосферы можно использовать в борьбе с перегревом географической оболочки. Таким образом, регулирование альбедо земной поверхности и прозрачности атмосферы приводит к изменению прихода солнечной радиации на локальном, региональном и планетарном уровнях.

Расходная часть радиационного баланса регулируется, прежде всего, температурой излучающей поверхности, так как величина излучения зависит от длины волны. С повышением температуры длина волны уменьшается, и интенсивность излучения растет. Вторым регулятором расходной части баланса является прозрачность атмосферы, которая определяется содержанием в ней водяного пара, озона, диоксида углерода и других веществ. Известно значение повышения содержания в атмосфере диоксида углерода. Содержание его в воздухе зависит от естественных процессов в географической оболочке и хозяйственной деятельности человека. Это очень мощный регулирующий фактор температуры Земли.

На планетарном уровне воздействие на радиационный баланс может оказывать загрязнение нефтепродуктами поверхности Океана, с образованием нефтяной пленки. За счет этого примерно в два раза снижается испарение с поверхности, что приводит к повышению температуры океанских поверхностных вод. Это увеличивает тепловое излучение с поверхности Океана и повышение температуры воздуха над Океаном. В результате летом уменьшается контраст температур между Океаном и сушей, а зимой - он увеличивается. Соответственно за счет этого может ослабеть действие тепловой машины второго рода летом и усилиться зимой. Все это приведет к изменению климата умеренных широт.

На региональном уровне на радиационный баланс воздействует, прежде всего, увеличение содержания водяного пара в атмосфере в результате орошения земель. Загрязнение воздуха также вызывает уменьшение теплового излучения географической оболочки.

Таким образом, имеется ряд природных механизмов, которые воздействуют на радиационный баланс географической оболочки, что позволяет говорить о возможности управления элементами этого баланса.

Управление тепловым балансом. Изменение теплового баланса земной поверхности может происходить в результате изменения затрат тепла на испарение, турбулентного обмена с атмосферой и теплового потока в глубь верхнего слоя земной коры.

Сокращение затрат тепла на испарение может быть связано с образованием нефтяной пленки на поверхности Океана. Изменение структуры теплового баланса неизбежно приведет к нарушению сложившихся отношений между территориями, а также между геосферами в пределах одной территории, к увеличению или уменьшению контрастности температурных различий. Увеличение таких различий усиливает действие тепловых машин, а уменьшение - ослабляет. Далее...

Управление процессами в атмосфере и гидросфере

Управление процессами в гидросфере и водным балансом. Основными факторами изменения естественного водного режима являются распашка земель для сельскохозяйственного производства при сокращении площади лесов, использование поверхностных и подземных вод на хозяйственные нужды, регулирование речного стока водохранилищами, водопонизительные откачки при разработке месторождений полезных ископаемых, нарушающие существующее равновесие между поверхностными и подземными водами, загрязнение природных вод в результате сброса промышленных и коммунальных стоков и смыва с сельскохозяйственных угодий удобрений и ядохимикатов, используемых в земледелии.

Для перераспределения местного стока можно использовать метод искусственного пополнения подземных вод за счет части поверхностного стока, который применяется в случае истощения запасов основных водоносных горизонтов, или для повышения производительности существующих водозаборов. Локальное искусственное пополнение подземных вод производится на площади действующих водозаборов из инфильтрационных водоемов в Голландии, Швеции, Германии и других странах Западной Европы. Площадное искусственное пополнение основного водоносного горизонта имеет место в Англии, США.

Управление атмосферными процессами. Теория активных воздействий на атмосферные процессы в достаточной степени еще не разработана Поэтому пока проводятся следующие мероприятия:

1. Введение в облака активных ядер конденсации водяного пара (обычно йодистого серебра) для образования зародышей водяных капель и выпадения атмосферных осадков.

2. Создание вертикальной конвекции путем локального нагрева столба воздуха или с помощью реактивного двигателя.

3. Управление термодинамическими процессами для образования или рассеяния облаков, тумана, предотвращения осадков и т.д.

Эффекты активного воздействия на атмосферу возникают часто непреднамеренно: за счет локального нагрева над городами и тепловыми установками возникают конвекционные циркуляции; орошение земель приводит к изменению физических свойств приземного слоя воздуха; техногенные выбросы в атмосферу могут создать активные ядра конденсации, стимулирующие образование тумана, дождя и др.

Управление тепловым балансом. Изменение теплового баланса земной поверхности может происходить в результате изменения затрат тепла на испарение, турбулентного обмена с атмосферой и теплового потока в глубь верхнего слоя земной коры.

Сокращение затрат тепла на испарение может быть связано с образованием нефтяной пленки на поверхности Океана. Изменение структуры теплового баланса неизбежно приведет к нарушению сложившихся отношений между территориями, а также между геосферами в пределах одной территории, к увеличению или уменьшению контрастности температурных различий. Увеличение таких различий усиливает действие тепловых машин, а уменьшение - ослабляет.

Антропогенное воздействие на атмосферу и климат

Из всех компонентов географической оболочки атмосфера обладает наибольшей способностью переносить возникающие в ней возмущения на большие расстояния. По этой причине происходящие в ней процессы являются основным механизмом превращения локальных воздействий человека на окружающую среду в глобальные изменения природных условий.

В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно в атмосферу поступает огромное количество загрязняющих веществ. Например, в 1990 году на нашей планете в атмосферу было выброшено 400 млн. тонн соединений серы, азота, углерода и твердых частиц. Вклад России по соединениям серы - 12%, по азоту – 5 %. А вклад США, соответственно, - 21 % и 19,7 %. При этом в России основная часть выбросов производится в Европейской части страны. Предприятия металлургического комплекса и энергетики, а также нефтехимические заводы дают здесь около 70 % загрязнения атмосферы. На втором месте находится автотранспорт.

Выбросы диоксида углерода, оксидов азота, метана, диоксида серы, фреона и других загрязняющих веществ оказывают влияние на глобальный климат и вызывают негативные экологические последствия, то есть парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди и т. д.

Парниковый эффект был установлен в конце прошлого века шведским ученым Аррениусом, который определил, что углекислый газ способен поглощать уходящую радиацию, поддерживая тем самым высокие приземные температуры воздуха и создавая «парниковые условия». Тогда же предположили, что сжигание угля может приводить к повышению содержания СО₂ и усилению парникового эффекта. Все это приводит к постепенному потеплению климата на нашей планете. Сейчас установлено, что концентрация СО₂ в атмосфере ежегодно увеличивается на 4 %. За счет этого средняя глобальная температура воздуха уже повысилась на 0,5-0,6°С. К 2025 году это повышение может достичь 2,5° С.

Кроме отрицательных последствий потепления климата, связанных с повышением уровня Морового океана, имеются и положительные последствия. Повышение температуры воздуха над континентами местами может привести к увеличению количества атмосферных осадков, что благоприятно скажется на природных экосистемах, усилится процесс фотосинтеза, увеличится урожайность сельскохозяйственных культур.

Вторым глобальным негативным последствием загрязнения атмосферы является разрушений озонового слоя под влиянием выбросов фреонов и оксидов азота, то есть продуктов неполного сгорания топлива в двигателях реактивных самолетов. В восьмидесятые годы нашего столетия появились сообщения об уменьшении содержания озона и образовании «озоновой дыры» над Антарктидой. В 1987 году эта дыра достигла максимальной величины и составила 7 млн. км², то есть покрыла 2/3 этого материка.

Как установлено, фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Выбросы фреона в атмосферу сейчас достигли на нашей планете 1,4 млн. т/год. На долю США при этом приходится 35% выбросов, стран ЕЭС - 40%, Японии - 10%. Выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонового слоя атмосферы. Так запуск космического корабля «Шатл» приводит к уничтожению 10 млн. тонн озона. Истощение озонового слоя приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность, что опасно для всего живого на планете. У человека при этом могут возникнуть заболевания раком кожи, отмечается ослабление иммунной системы организма и т. д.

Существуют пассивные и активные методы сохранения озонового слоя. К первым относится уменьшение выбросов фреона, а ко вторым - воздействие на стратосферу этаном и пропаном, которые связывают разрушающий атомарный хлор, превращая его в пассивный хлористый водород.

Третья глобальная проблема, возникающая при загрязнении атмосферы - это кислотные дожди, то есть атмосферные осадки, имеющие pH меньше 5,6. Впервые такие дожди наблюдались в 1852 году в Великобритании, в городе Манчестере. Выпадение кислотных дождей связано с выбросами в атмосферу диоксида серы и оксида азота, общий объем которых в настоящее время составляет 225 млн. т/год. Многообразны негативные последствия кислотных дождей: подкисление почв, повреждение лесов, ускорение коррозии мостов, плотин, зданий, вред здоровью людей и т. д.

Увеличение производства энергии на Земле приводит к тепловому загрязнению окружающей среды. Так, в районе крупных городов возникают «острова тепла», где температура на 1-4°С выше естественной. Существенно влияет на климат орошение и осушение земель, лесопосадки, строительство водохранилищ и т.д. Так, в засушливых районах при орошении больших площадей земель за счет затрат тепла на испарение снижается температура земной поверхности, что приводит к понижению температуры воздуха и повышению его относительной влажности. Водохранилища оказывают заметное влияние на микроклимат прилегающих территорий: уменьшается континентальность климата, увеличивается влажность воздуха и количество осадков.

Воздействие на растительность и животный мир

Процесс деградации лесных формаций особенно интенсивно начался в эпоху Возрождения, то есть с XVI века, в связи с развитием промышленности и сельского хозяйства в странах Западной Европы. Так во Франции лесистость территории до того составляла 80%, но к 1789 году леса в этой стране сохранились лишь на 14% ее территории. К середине XVII века Франция и Англия настолько истощили свои лесные ресурсы, что стали закупать лес для строительства кораблей в других странах. В нашем Центрально-Черноземном регионе в начале XVII века лес располагался на 50% территории, а к началу XIX века -  лишь на 12%.

Основная причина сокращения площади лесов на Земле - их прямая вырубка для заготовки древесины, а также при расчистке земель под сельскохозяйственные угодья. В настоящее время на нашей планете ежегодно происходит уменьшение площади лесов на 1,5 - 2,0%. Наибольшие площади первичных лесов (в основном влажно-тропических) сохранилось в Бразилии, то есть 63% от первоначальных, в Заире - 56%, Индонезии - 43%. Хвойные леса в Канаде сохранились на 52% территории. Меньше всего первичных лесов осталось в Китае и Австралии, а в Западной Европе (за исключением Скандинавских стран) их практически совсем не осталось. Особенно интенсивно уничтожаются влажно-тропические леса, которые имеют исключительно важное значение для саморегулирования состава атмосферы. В настоящее время вырубка этих лесов составляет почти 16,8 млн. га/год. В бассейне Амазонки в 1988 году было уничтожено более 200 тыс. км² леса.

В последние годы отрицательно воздействует на леса загрязнение атмосферы. Так в России в 1991 году в воздух было выброшено 53 млн. тонн вредных веществ. Это привело к повреждению лесных массивов на площади, составляющей около 10% территории лесов. По этой же причине страдают леса в США. Германии, Великобритании и других странах.

Сокращение площади лесов приводит к негативным экологическим последствиям: изменению альбедо земной поверхности, нарушению баланса углерода и кислорода в атмосфере, возрастанию процессов эрозии почв, нарушению гидрологического режима рек. Леса, к тому же, обладают большой поглотительной способностью и помогают в борьбе с антропогенным загрязнением природной среды. Они поглощают примерно 20% выбросов углерода и большую часть оксидов серы. Недавно по линии ООН начато осуществление грандиозного международного проекта «Зеленые легкие Европы», в котором принимает участие также и Россия. Все это создаст более здоровую обстановку для человеческой цивилизации.

Воздействие на животный мир. С начала нашего века на всех континентах резко возросло число видов вымирающих и редких животных. Так, в Северной Америке на грани полного исчезновения стали: бизон, белый американский журавль, калифорнийский кондор и другие виды. В Азии очень сократилась численность: носорога, льва, гепарда, лошади Пржевальского и др. То же самое происходит в Африке, Южной Америке и Австралии.

Основной причиной этому является охота, разрушение места обитания животных, загрязнение окружающей среды. В настоящее время в Международную Красную Книгу включено 236 видов млекопитающих, 287 видов птиц, 36 видов земноводных и 119 видов пресмыкающихся.

Антропогенное воздействие на гидросферу и водный баланс

Основными прямыми антропогенными воздействиями на гидросферу являются: строительство крупных водохранилищ, оросительных каналов, систем переброски воды; водозабор поверхностных и подземных вод для промышленного производства, орошения земель, а также для коммунального хозяйства; сбрасывание в реки, моря и океаны сточных вод, содержащих загрязняющие вещества.

Косвенно на водный баланс территории и состояние природных вод влияют: вырубка лесов и повсеместное распахивание земель при сельскохозяйственном освоении территории; применение в земледелии удобрений и ядохимикатов; выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, что приводит к загрязнению атмосферных осадков, а также поверхностных и подземных вод.

За последние сто лет использование  поверхностных и подземных вод на хозяйственные нужды, то есть на водопотребление на Земле, увеличилось почти в девять раз. При этом 65% воды расходуется на сельское хозяйство, то есть на орошение земель, площадь которых сейчас достигает 340 млн. га. Наиболее интенсивно водные ресурсы используются в Азии, где находятся основные площади орошения (60% мирового водопотребления), а также в Северной Америке (15%) и Европе (13%). Общее водопотребление в России составляет 117 км³/год. На нужды промышленности приходится 53% используемой воды, на сельское хозяйство - 20% и на коммунальное хозяйство - 15%.

Преобразование гидросферы осуществляется человеком, прежде всего, путем строительства водохранилищ и оросительных систем. Водохранилища обычно имеют комплексное назначение, то есть решают задачи энергетики, промышленного и бытового водоснабжения, судоходства, орошения земель, рыболовства, создания зон отдыха и т. д. Сейчас в мире имеется 30 тысяч водохранилищ общим объемом 6 000 км³ воды. Из них 2442 - крупных водохранилищ объемом более 100 млн. м³ каждое. Больше всего их в Северной Америке - 887, в том числе в США - 689, а также в Азии - 647, в том числе в Индии - 202, Китае - 147. На территории бывшего СССР - 237 таких водохранилищ. В том числе самое крупное в Мире - Братское водохранилище объемом 169, 3 км³. По площади самым большим является водохранилище Вольта (Гана) - 8480 км². Длина береговой линии этого водохранилища составляет 7 тысяч километров.

Крупные водохранилища оказывают негативное воздействие на природную среду: изменяют режим грунтовых вод, увеличивают потери воды на испарение, приводят к засолению почв. К тому же они занимают большие площади плодородных земель. Так в России, создание крупных ГЭС отрицательно повлияло на режим многих рек. Например, сооружение Волго-Камского и Ангарского каскадов превратило самоочищающиеся реки в непрерывные цепи гниющих водоемов.

Очень большое влияние на гидросферу оказывает водозабор поверхностных и подземных вод, в результате которого происходит сокращение речного стока. Например, в Центрально-Черноземном регионе за счет этого речной сток сократился на 18 %, а подземный – на 26 %. Безвозвратные потери водных ресурсов в результате хозяйственного использования подземных и поверхностных вод в этом регионе достигает почти двух км³.

Одновременно в реки сбрасываются плохо очищенные промышленно-коммунальные стоки. В нашем регионе их объем составляет 2,75 км³ при общем объеме речного стока – 14 км³. Загрязнение природных вод происходит также удобрениями и ядохимикатами, используемыми в земледелии. В воде весеннего стока может содержаться до восьми мг/л растворенных удобрений, пестицидов, гербицидов и т. д. Загрязнение гидросферы отмечается также при выпадении «кислотных дождей».

Косвенно на водный баланс влияет вырубка лесов и повсеместное распахивание земель, которые происходили при сельскохозяйственном освоении территории. По данным Алпатьева за счет этого количество атмосферных осадков в Центрально-Черноземном регионе за последние три- четыре столетия сократилось на 10%. При этом изменилось соотношение между поверхностным и подземным стоком, а также произошло сокращение подземного питания некоторых рек почти в 15 раз.

Антропогенное воздействие на почвенный покров

Почва является важнейшей составной частью географической оболочки и участвует во всех процессах трансформации и миграции вещества.

Мировой земельный фонд составляет 13,4 млрд. га, в том числе на возделываемые земли приходится 11 %, пастбища – 24 %, леса – 31 %, прочие земли – 34 %. Самый большой процент пашни (30 %) - в Европе. В Южной Америке преобладают территории, занятые лесами (53 %), а в Австралии - пастбищами (55 %). В России площадь сельскохозяйственных угодий составляет 222 млн.га, в том числе пашни – 132 млн. га, или 8% от мировой.

Основными факторами деградации почв являются: открытая добыча полезных ископаемых, водная и ветровая эрозия почв, орошение и осушение земель, вторичное засоление земель, применение пестицидов в земледелии, выпадение кислотных дождей, приводящее к подкислению почв.

Горное производство, особенно при открытой разработке полезных ископаемых, приводит не только к сокращению площади сельскохозяйственных угодий, но и к деградации земель. Так, в районе КМА карьерами занято 25 тыс. га плодородных земель, резко нарушен водный режим почв прилегающих территорий, происходит загрязнение земель.

Эрозия почв является одним из основных видов деградации почв. Потери плодородного слоя на пахотных землях за год достигают во всем Мире 23 млн. га. За последние два десятилетия из-за эрозии содержание гумуса в пахотном слое в среднем по России снизилась на 20 %, а эрозионные процессы проявляются на 37 % сельскохозяйственных угодий. Потери гумуса в почвах нашей планеты составили: для дерново-подзолистых почв – 37 %; для бурых и серых лесных – 30 %; для черноземов – 35 %; для каштановых – 29 %; для сероземов – 14 % и для красно-бурых почв – 50 %.

Орошение и осушение земель без достаточного учета физико-географических условий ускоряют деградацию почв. Площадь орошаемых земель в Мире составляет сейчас 270 млн. га. На территории России орошается 6,5 млн. га. Существует много способов орошения земель: дождевание, орошение по бороздам, капельное орошение и другие. В Центрально-Черноземном регионе орошение земель производится дождеванием, а источником воды для полива являются преимущественно пруды.

Отрицательно влияет на состояние почв неумеренное применение минеральных удобрений и, особенно, пестицидов. Так, азотные удобрения повышают урожайность сельскохозяйственных культур, но при использовании их в больших дозах они загрязняют почвы и сельскохозяйственную продукцию. При этом образуются нитраты, которые поступают в организм человека, где в кишечнике восстанавливаются до высокотоксичных нитритов. Среди загрязнителей окружающей среды особое место занимают также пестициды (от латинского - «зараза»), которые применяются для защиты растений и сельскохозяйственной продукции от вредителей. В 80-х годах в нашей стране в среднем вносилось до двух кг пестицидов на гектар, а в США - 1, 6.

На значительных площадях происходит подкисление земель в результате выпадения «кислотных дождей». В Центрально-Черноземном регионе подкислены земли почти на 30% сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения деградации земель применяют различные комплексы почвозащитных мероприятий.

Литература.

1. Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.