Текст книги "Удивительная экология"

Как и землетрясения, одними из самых разрушительных природных стихий являются наводнения. Сила воды настолько велика, что сопротивляться ей человечество не научилось до сих пор. Наводнения чаще носят природный характер.

В 2013 году, начиная с июля, Дальний Восток России и северо-восток Китая подверглись наводнениям огромного масштаба. Максимальный расход воды (то есть объем воды, протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени) в Амуре в тот период достигал 46 000 м³/с, тогда как норма составляет 18 000 – 20 000 м³/с. Это редчайшее событие, которое, как утверждают специалисты, случается раз в 200–300 лет. И причины у него исключительно природные.

Разлив реки Амур

Вызвало данное бедствие выпадение интенсивных осадков, что привело к разливу Амура. Кроме того, как выяснили исследователи, осенью 2012 года прошли затяжные дожди и реки ушли в зиму с уже превышающим норму уровнем воды. В российском Гидрометцентре полагают, что в общем и целом причины таких природных аномалий заключаются в глобальном изменении климата.

Противоположное наводнению экологическое бедствие – засуха. Причиной засухи может являться отсутствие достаточного количества осадков и другие климатические изменения. Помимо этого существуют примеры возникновения засушливых районов по вине человека.

Так, из-за антропогенных факторов погибло Аральское море. Это бессточное соленое озеро в Средней Азии, расположенное на границе Казахстана и Узбекистана, когда-то было четвертым по величине озером в мире. Сегодня оно практически высохло. И причиной тому послужили не природные условия, а безответственная деятельность людей.

В 1960-х годах начался активный забор воды из рек Амударья и Сырдарья, питающих бассейн Аральского моря, для орошения прилегающих сельскохозяйственных угодий. Результатом недальновидных действий человека стало обмеление Аральского моря и загрязнение близлежащих территорий. На протяжении двух десятилетий сведения о том, что водоем находится на краю гибели, скрывались. Только в 1980-х годах власти начали предпринимать попытки спасти озеро и восстановить экологию Арала. Но причиненный вред был уже настолько велик, что вряд ли когда-нибудь можно будет увидеть Аральское море таким же живым и полноводным, каким оно было в начале XX века.

Сегодня единственные обитатели акватории – живучие рачки Artemia parthenogenetica и около 40 видов фитопланктона. А в 1970-х годах здесь водилось 34 вида рыб, из которых более 20 были промысловыми. Объем выловленной рыбы достигал 60 тысяч тонн, ее переработкой занимались пять рыбозаводов.

Ранее Аральское море занимало 68 тысяч квадратных километров, его длина составляла 426 километров, ширина – 284 километра, наибольшая глубина – 68 метров. С конца 1980-х годов оно разделилось на два отдельных моря – Северное (Малое) Аральское и Южное (Большое) Аральское. К 2000-м годам общая площадь моря составляла не более четверти от первоначальной, а объем воды – около 10 % от изначального.

Аральское море сегодня

Сегодня экологи проводят регулярные исследования в данном регионе и утверждают, что здесь сформировалась специфическая экосистема. Усугубило ситуацию превращение острова Возрождения в полуостров, то есть присоединение его к материку вследствие обмеления. На этом острове в советские времена производили испытания бактериологического оружия, а именно – возбудителей сибирской язвы, чумы, тифа, оспы и других смертельно опасных заболеваний, а также токсических ядов. Есть опасения, что опасные микроорганизмы и вещества сохранили активность и могли распространиться в прилегающих областях.

Для населения Приаралья ухудшение экологической обстановки привело к трагическим последствиям – увеличился уровень детской и материнской смертности. С узбекской стороны на месте Аральского моря возникла пустыня, названная Аккум (Аралкум) – «Белая пустыня».

Одна из крупнейших техногенных катастроф XX века случилась в ночь на 26 апреля 1986 года, когда на 4-м блоке Чернобыльской АЭС прогремел взрыв.

Авария была вызвана ошибками персонала. Накануне на Чернобыльской АЭС проводились испытания. Эксперимент внезапно пошел не так, как было запланировано. Необходимо было «выключить» реактор. Однако персонал старался спасти ситуацию, что и стало причиной трагедии. В дальнейшем специалисты, занимавшиеся расследованием причин аварии, подтвердили, что именно нарушение норм безопасности повлекло за собой взрыв.

26 апреля в 1 час 24 минуты произошел взрыв, вследствие чего была разрушена часть реакторной установки. В окружающую среду попало огромное количество радиоактивных веществ. Масштаб катастрофы был огромен: авария повлекла за собой радиоактивное загрязнение огромной территории.

Только спустя сутки после аварии было принято решение об эвакуации близлежащих населенных пунктов. Около 116 тысяч человек были вынуждены покинуть родные места. Это были жители 188 населенных пунктов, среди них те, кто жил в городе Припять. Территория радиусом 30 километров от места взрыва стала так называемой «зоной отчуждения».

Последствия Чернобыльской катастрофы являются поистине ужасающими. Авария наглядно продемонстрировала человечеству, насколько опасны бывают результаты его деятельности. Причем чем выше технический прогресс, тем ужаснее трагедии.

Чернобыльская АЭС. Саркофаг на 4-м блоке

После аварии на 4-м блоке радиоактивное облако и радиоактивные дожди прошли над районами Украины, Белоруссии, России. Сразу после аварии заражению с той или иной степенью интенсивности подверглась территория около 200 тыс. кв. км.

Период полураспада большинства радиоактивных элементов насчитывает несколько десятков лет. Только после этого на пораженных территориях можно восстанавливать обычную жизнь.

В первое время после трагедии там происходила массовая гибель животных и растений. Дело в том, что в конце апреля (а именно в это время года и случилась авария) происходит быстрое развитие и рост растений и других обитателей почвы. Живые организмы в такой период наиболее чувствительны к радиации.

В зоне вокруг Чернобыльской АЭС наблюдались поражения экосистем, которые ранее никогда не были отмечены. На площади примерно 500 гектаров погибли сосновые леса. В дальнейшем эта территория получила название «Рыжий лес»: деревья здесь стали рыжего цвета из-за радиоактивных облаков. В этом районе практически полностью погибли почвенные беспозвоночные. В дальнейшем тут наблюдались изменения популяционных показателей у различных животных. Даже сейчас в лесах, находящихся рядом, отмечается повышенное содержание радиоактивных веществ в грибах, ягодах и др. На восстановление поврежденных экосистем потребуется еще не один десяток лет.

Влияние аварии на людей – это совершенно особый вопрос. Ликвидаторы последствий аварии и жители близлежащих районов сразу же подверглись воздействию радиации. В результате взрыва погибли 2 человека, у 28 человек развилась лучевая болезнь. Позже воздействие радиации повлекло за собой смерть десятков тысяч человек. У примерно такого же количества людей в дальнейшем возникли онкологические заболевания. У пострадавших наблюдалось также развитие сердечно-сосудистых, аутоиммунных, неврологических заболеваний. Большое количество детей рождались с нарушениями физического и психического развития. У людей, которые подверглись облучению в детском возрасте, в дальнейшем во много раз возрастает опасность возникновения злокачественных опухолей.

После Чернобыльской аварии десятки населенных пунктов были покинуты жителями

Город Припять сегодня

В настоящее время Припять – это мертвый город, город-призрак. Здесь никто не живет, но проводятся экскурсии. Немыми свидетелями трагедии являются брошенные дома, школы, другие здания. Многих, кто покинул родной дом в 1986 году, уже нет в живых. Их настигла радиация, следствием которой стали неизлечимые болезни.

Есть проблема?
Ее нужно решать!

На нашей многострадальной планете происходило много природных и техногенных катастроф. Сознавая опасность подобных трагедий, человечество делает все возможное, чтобы защититься от них. К сожалению, предотвратить природные катастрофы, в частности землетрясения, ураганы, тайфуны, люди не могут. Это, увы, пока невозможно, несмотря на постоянное развитие науки и техники. Поэтому приходится изобретать способы предсказания природных бедствий и защиты от них.

Землетрясения были опасны в далекой древности и сохранили свою угрозу в настоящее время. Правда, при первобытном строе землетрясения не были столь разрушительны для людей. В то время еще не умели строить дома, и по этой причине разрушение построек первобытным племенам не грозило. Заметив первые признаки опасности, люди просто уходили с «нехорошего» места.

По мере развития человеческой цивилизации люди начали возводить сложные строения и стали очень зависимы от своего жилища и личного имущества. Тем страшнее последствия разрушений при землетрясениях.

Существует даже такая поговорка: «Не землетрясения убивают людей, а здания». Остро встал вопрос: как строить такие дома, чтобы их не могли разрушить подземные толчки?

Большое значение имеет определение мест, где случаются землетрясения. Для получения такой информации специалисты с помощью приборов отслеживают волны, которые возникают в земной коре при подземных толчках. Ученые научились вычислять координаты землетрясения, глубину очага, а также силу подземных ударов. На основе этих данных составляется карта эпицентров землетрясений, на ней отмечаются зоны, где возникают подземные толчки различной силы. Анализ такой карты позволяет определить сейсмически опасные зоны, где возможны землетрясения. Естественно, в подобных районах необходимо строить такие жилые и промышленные здания, которые смогут противостоять подземным толчкам.

Существуют признаки, которые свидетельствуют о том, что землетрясение произойдет буквально через несколько часов или минут.

Например, известно, что животные очень хорошо чувствуют приближение землетрясений. Так, за несколько часов до первого подземного толчка кошки, собаки, крысы, крупный рогатый скот и некоторые другие животные начинают заметно беспокоиться и стремятся покинуть закрытые помещения.

В Японии существует легенда о том, что землетрясения вызывает огромная рыба: она шевелит своими усами морское дно, заставляя его сотрясаться. Изображения рыбы, которая называется «намадзу», японцы с давних пор наклеивали на окна как оберег от подземных толчков.

С точки зрения ученых, легенда появилась не случайно. Дело в том, что перед землетрясениями у берегов нередко появляются огромные рыбины, которые обычно обитают на большой глубине, но, ощутив изменение привычной среды, устремляются к побережью.

Намадзу

То, что животные чувствуют приближение подземных толчков, еще раз подчеркивает, что перед землетрясениями возникают определенные физические явления: в месте предполагаемого очага землетрясения меняются физические параметры среды, происходит деформация земной поверхности, меняются свойства земных пород – электрические, магнитные, упругие и др. С помощью специальных приборов ученые стараются зафиксировать эти изменения.

Сегодня можно делать долгосрочные сейсмические прогнозы, в основе которых лежат определенные физические явления.

Землетрясения возникают при накоплении и перераспределении в какой-либо области земной коры энергии упругих напряжений. Когда землетрясение начинается, происходит высвобождение этой энергии – частично или полностью. До тех пор пока энергия не накопится, следующее землетрясение не произойдет. На накопление энергии может уйти от нескольких дней до нескольких сотен лет. Ученые обычно делают приблизительный прогноз землетрясений, который дает специалистам возможность составить карты сейсмоопасных зон с примерной вероятностью повторяемости подземных толчков.

Успешное предупреждение различного рода природных катастроф имеет важное значение для существования всей человеческой цивилизации.

Также с давних пор люди стремились предсказывать цунами.

Цунами – огромные волны, которые возникают из-за землетрясений, происходящих на дне моря или океана. Волна цунами движется со скоростью примерно 1000 км/ч (для сравнения: сейсмические волны в земной коре распространяются гораздо быстрее – со скоростью примерно 30 000 км/ч). Служба оповещения о цунами основывается на разнице данных скоростей. Специальное оборудование ловит сигналы, возникающие при подземных толчках. Полученные данные обрабатываются, в результате чего становится возможным определить положение эпицентра землетрясения. О приближающейся волне оповещаются местные жители. После этого люди укрываются на возвышенностях, куда не могут добраться волны.

Служба оповещения о цунами была организована в середине XX века в США, Японии, а также в Советском Союзе. Существует метод составления карт цунами, которые напоминают карты сейсмического районирования. В процессе составления карт учитывается максимальная высота цунами, которые случались ранее, а также характер побережья и расположение участков, где случаются землетрясения. Карты цунами широко используются при промышленном и гражданском строительстве.

Как защититься от вулканического извержения? Этот вопрос волновал людей с давних пор. При извержениях наибольшую опасность представляют вулканические потоки, изливающиеся из жерла. Они могут очень быстро распространяться на много километров. Вулканические потоки с огромной скоростью вырываются из трещин, которые под действием магмы появляются в земной коре. Потоки состоят из смеси лавы и мелких раскаленных обломков. Они текучи, поэтому захватывают и губят все живое на своем пути.

Животные чувствуют надвигающееся извержение вулкана. Это доказывают многочисленные наблюдения. В мае 1902 года произошло извержение вулкана Мон-Пеле, который находится на острове Мартиника, входящем в состав Малых Антильских островов. Город Сен-Пьер, расположенный в 8 километрах от вулкана, был моментально сметен с лица земли, погибло примерно 30 000 человек. А вот животным удалось спастись: на месте разрушенного города был найден труп всего одной кошки.

Вулкан Мон-Пеле (Мартиника)

Как потом выяснилось, еще за месяц до катастрофы поведение животных резко изменилось. Обычно перелетные птицы делали привал на озере недалеко от города, но с апреля они перестали там садиться. На склонах Мон-Пеле всегда обитали змеи, однако они вдруг покинули эти места. За ними последовали и другие животные.

Предполагается, что животные ощущают, что повышается температура почвы. Вполне вероятно, что они также чувствуют присутствие в воздухе газов, чуть заметные толчки земной коры и иные явления, которые человек не может зафиксировать без помощи специальных приборов.

Прогнозы извержений вулканов строятся на определении изменения режима вулкана. В данном случае речь идет о наблюдении за различными физическими и химическими параметрами. При составлении прогнозов вулканических извержений специалисты изучают эволюцию химического состава газов.

Достоверно установлено, что этот состав после извержения начинает меняться в определенном порядке. В первую очередь происходит выделение следующих веществ: НСl, HF, NH₄Cl, Н₂О, СО, Н₂, SО₂ (это так называемая «галлоидная стадия»). Потом выделяются: H₂S, SO₂, Н₂О, СО, Н₂ (сернистая стадия), а затем: СО₂, Н₂S, Н₂О (углекислая стадия). Уже после этого выходит едва нагретый пар. При увеличении активности вулкана изменение состава газов происходит в обратном порядке. Соответственно, при постоянном изучении вулканических газов можно составить точный прогноз извержения.

Кратерное озеро вулкана Малый Семячик (Петропавловск-Камчатский)

Люди научились не только прогнозировать активность вулканов и заранее эвакуировать жителей с опасных территорий, но и бороться с извержением лавы. Так, нередко с помощью авиации или артиллерии осуществляется бомбардировка движущихся вулканических потоков и стен кратеров, из которых выходит лава, на пути движения лавы создаются искусственные препятствия, а к кратерам проводятся туннели для спуска вод кратерных озер.

Уже довольно давно люди задумываются о столь важной проблеме, как защита родной планеты от столкновения с небесными телами огромного размера. Пока еще не было возможности применить на практике все возможные методы и средства, которые имеются в арсенале землян. Но даже теоретические выкладки представляют немалый интерес.

В конце 1960-х годов ученых занимала вероятность столкновения Земли с микропланетой Икар. Максимальное сближение Земли и Икара должно было произойти 15 июня 1968 года. Размер микропланеты в поперечнике не превышал 1 километра, вес Икара составлял примерно 3 миллиарда тонн. Если бы произошло столкновение, то по разрушительным последствиям удар соответствовал бы нескольким ядерным взрывам. К счастью для землян, трагедии не случилось.

Метеоритные кратеры могут иметь колоссальные размеры

Нельзя сбрасывать со счетов, что подобная опасность все-таки существует. Ученые утверждают, что благодаря достаточно высокому уровню науки астрономии можно будет заранее, за несколько месяцев или даже лет, точно определить место столкновения Земли и небесного тела. Это позволит принять меры безопасности, чтобы существенно снизить последствия катастрофы. Если размеры небесного тела позволят, его можно будет разрушить ракетами еще до приближения к поверхности Земли.

На самом деле это пока лишь гипотезы. Как все будет обстоять на самом деле, никто еще точно не знает. Мы можем лишь предполагать и надеяться на благополучный исход.

Экологические проблемы напрямую связаны с охраной окружающей среды, в том числе охраной имеющихся в наличии ресурсов. Не секрет, что бесконтрольное потребление природных ресурсов может привести к их постепенному исчезновению. К каким последствиям это приведет? Об этом можно только догадываться.

Одно из самых распространенных полезных ископаемых и одновременно близкое к исчезновению в связи с его неконтролируемой добычей – железная руда.

С далекой древности люди прекрасно представляли ценность того, что дает им планета. Некоторые народы ценили железо намного выше золота. Древние хетты, к примеру, уже умели добывать и обрабатывать железо. К царю хеттов обратился один из египетских фараонов с просьбой обменять железо на золото.

Фараон писал, что у него в наличии золота столько, сколько в пустыне песка. А вот железа явно не хватало.

В 1666 году немецкий ученый и мыслитель Георг Акрикола, автор нескольких книг по металлургии, писал о ценности металлов: «Человек не может обойтись без металлов… если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную и жалкую жизнь среди диких зверей. Они вернулись бы к желудям и лесным яблокам и грушам, питались бы травами и кореньями, ногтями выкапывали бы себе логовища, чтобы лежать в них ночью, а днем бродили бы там и сям по лесам и полям, подобно зверям. Поскольку же такой образ жизни совершенно недостоин человеческого разума, самого лучшего дара природы, неужели кто-либо окажется столь глуп и упрям, чтобы не согласиться, что металлы необходимы для пропитания и одежды и что они вообще служат для поддержания человеческой жизни?»

Металлы имеют огромное значение. Но вместе с тем люди издавна используют их не только во имя добра, но и во имя зла. Около 2000 лет назад древнеримский ученый Плиний Старший писал: «Железные рудокопи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю, сажаем кустарники, обрабатываем плодовитые сады и, обрезывая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же самым железом производим брани, битвы и грабежи и употребляем оное не только вблизи, но мечем окрыленное вдаль, то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочнейшее, по мнению моему, ухищрение ума человеческого. Ибо, чтобы смерть скорее постигла человека, создали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе».

Добыча железной руды на руднике близ станции Вечерний Кут Екатерининской железной дороги (конец XIX – начало XX века)

В «Слове о пользе химии» М. В. Ломоносов так оценивал роль металлов в жизни человека: «Металлы подают укрепление и красоту важнейшим вещам, в обществе потребным. Ими защищаемся от нападения неприятеля, ими утверждаются корабли и, силою их связаны, между бурными вихрями в морской пучине плавают. Металлы отверзают недро земное к плодородию; металлы служат нам в ловлении земных и морских животных для пропитания нашего… И кратко сказать, ни едино художество, ни едино ремесло простое употребление металлов миновать не может».

В 1910 году в Стокгольме состоялся Международный геологический конгресс. Ученые обсуждали различные вопросы, среди которых была проблема исчерпания железной руды в недрах нашей планеты. Специальной комиссии было поручено подсчитать мировые запасы железа. Комиссия сделала вывод, что через 60 лет, то есть уже в 1970 году, залежи железных руд на Земле будут полностью исчерпаны.

Разумеется, ученые ошиблись. Но само предположение о том, что все железо на планете исчезнет, не может не вызывать опасений. Известный ученый, геохимик и минералог, академик А. Е. Ферсман (1883–1945), которого А. Н. Толстой называл «поэтом камня», нарисовал яркую картину того, к чему может привести нехватка железа «в организме Земли»: «…На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей… не оказалось бы; даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла… Разрушение ураганом прошло бы по всей земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой… Впрочем, человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события. Потерять все железо – пять тысячных процента своего веса – было бы для него смертью!»

Осознание того, что недра нашей планеты далеко не бесконечны, постепенно приводит человечество к мысли о бережном их использовании. Сегодня специалисты активно работают над созданием новых технологий, которые позволят заменить железо другими материалами.

Морской огурец

В этой связи очень интересны морские огурцы. Этот вид животных существует не менее 50 миллионов лет. Морские огурцы обычно обитают на дне морей и океанов, в иле. Под кожей этих обитателей моря накапливается железо – в виде мельчайших шариков, их диаметр не превышает 0,002 мм. Кто знает, может быть, в скором времени человечество научится разрабатывать и это «месторождение»…

Живые организмы способны накапливать в себе не только железо. Некоторые морские животные и растения, например морские ежи, голотурии, асцидии, способны извлечь из воды ванадий и удерживать его в себе. Специалисты предполагают, что ванадий необходим некоторым морским организмам так же, как железо – человеку и высшим животным, – оно помогает нам дышать. Возможно, ванадий играет ту же роль для морских обитателей. Некоторые ученые считают, что ванадий нужен морским организмам для питания.

Так или иначе, но в теле голотурий может находиться до 10 % ванадия. В крови некоторых видов асцидий уровень содержания ванадия в миллиарды раз выше, чем в морской воде. Этот факт имеет большое прикладное значение: из асцидий получают металл, необходимый для различных отраслей промышленности.