Воздействия на растительность и его последствия

Растения благодаря их свойству осуществлять фотосинтез являются первоисточником развития жизни на Земле. В процессе фотосинтеза зелёные растения из углекислого газа и воды под воздействием солнечной энергии создают органические вещества, которые служат источником пищи для многих организмов, в том числе и человека, сырьём для промышленности и строительства. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород, который необходим для дыхания почти всем живым организмам. Они участвуют в образовании гумуса, который обеспечивает плодородие почвы, в формировании её структуры, химического состава и других свойств.

Растительность – важнейший компонент экосистем, от которого зависят их структура и функционирование. Растительные сообщества и прежде всего леса, оказывают большое влияние на водный режим территории, климат, газовый состав атмосферы, животный мир и другие компоненты биосферы. Леса являются основными поставщиками кислорода на планете, предохраняют реки от обмеления, защищают почву от водной и ветровой эрозии, снижают отрицательное воздействие засух, сдерживают движение песков, создают благоприятные санитарно-гигиенические и эстетические условия и имеют огромное рекреационное значение.

Вся история человечества связана с тем или иным его влиянием на флору и растительность. Но если на заре существования человека, в эпоху собирательства, оно мало чем отличалось от влияния животных на растительность, то с развитием трудовой деятельности влияние человека стало мощным и весьма разнообразным фактором, действующим на растения и среду их обитания. Масштабы этого воздействия неизмеримо возросли в эпоху научно-технического прогресса. Оно может быть прямым и косвенным. К прямому воздействию относятся: вырубка лесов, выжигание растительности, вытаптывание, сенокошение, сбор растений, уничтожение растительного покрова при создании хозяйственной инфраструктуры.

Косвенное воздействие – это изменение условий среды обитания растений в результате её загрязнения, орошения, затопления, а также бессознательное расселение растений в процессе хозяйственной деятельности человека.

Разграничение прямых и косвенных влияний человека на растения и их сообщества весьма условно, так как и при прямых воздействиях могут изменяться условия среды. Формы антропогенного влияния на растительность в современный период весьма разнообразны. Рассмотрим некоторые из них.

Вырубка лесов по заявлению ЮНЕП является наиболее серьёзной экологической проблемой, стоящей перед человечеством. В XVII в. на Русской равнине площадь лесов достигала 5 млн км², а к 1970 г. их осталось не более 1,5 млн км². В наши дни лес в России вырубают примерно по 2 млн га ежегодно. В связи с этим идёт замещение зональных хвойных лесов вторичными мелколиственными: берёзовыми, осиновыми, ольховыми. В то же время масштабы лесовосстановления с помощью посадок и посевов хвойных пород постоянно сокращаются. Аналогичное состояние, связанное с вырубкой леса, наблюдается и в других странах мира. По данным ООН по вопросам окружающей среды площадь лесов в мире сокращается ежегодно на 25 млн га, что составляет около 1% лесистости суши.

В ещё более опасном положении находятся вечнозелёные влажные тропические леса, которые являются бесценным хранилищем генетического многообразия и играют огромную роль в обогащении атмосферы кислородом и в поглощении углекислого газа. Они исчезают с лица Земли примерно со скоростью 17 млн га в год.

В результате сплошной вырубки древостоя изменяются условия для жизни подроста и тенелюбивых растений травяно-кустарничкового яруса. У них наблюдаются угнетение роста, побледнение листьев, ожоги, частичное отмирание надземных побегов. Тенелюбивые лесные растения исчезают из растительного покрова или находят убежище под кустарниками и молодой древесной порослью. На вырубках создаются благоприятные условия для поселения светолюбивых растений, устойчивых к нагреванию и недостатку влаги. На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, ухудшается газовый состав атмосферы, изменяется водный баланс, исчезают многие виды растений и животных. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова в засушливых регионах ведёт к их опустыниванию.

Экологическим последствием сведения лесов является изменение альбедо земной поверхности. Альбедо – это величина, характеризующая способность поверхности отражать падающие на неё солнечные лучи. Альбедо земной поверхности – один из важных факторов, определяющий климат как в целом в мире, так и в отдельных его регионах. Установлено, что серьёзные изменения климата на планете могут быть вызваны изменением альбедо поверхности Земли всего лишь на несколько процентов. В настоящее время с помощью космических снимков обнаружены значительные изменения альбедо всей поверхности Земли. Учёные полагают, что это вызвано прежде всего уничтожением лесной растительности и развитием антропогенного опустынивания на значительной части нашей планеты.

Влияние атмосферных загрязнений и пожаров на растительность. Большой ущерб растительному покрову, особенно лесам наносят загрязняющие атмосферу выбросы промышленных предприятий и автотранспорта. Особенно опасны для растений диоксид и оксид серы, оксиды азота, озон, фтор, хлор и некоторые другие. Под воздействием вредных газов нарушаются важнейшие физиологические функции и биохимические процессы. Даже невысокие концентрации диоксида серы и других кислых газов снижают интенсивность фотосинтеза, транспирации. При действии повышенных концентраций этих газов разрушается хлорофилл, повреждаются хлоропласты и цитоплазма клеток. Оседающие на кронах деревьев пыль и зола смываются дождём с поверхности растений и изменяют кислотность почвы. Это отрицательно сказывается на жизнедеятельности корней растений, на их росте и развитии. Растительность может задерживать пыль и обезвреживать газы до определённых пределов. Чрезмерное количество загрязнителей сначала угнетает, а затем приводит к гибели малоустойчивые древесные и травянистые растения. Повреждению токсичными газами и гибели наиболее подвержены хвойные деревья, а из лиственных пород – дуб, бук и другие виды с твёрдой древесиной.

Повреждение и гибель лесов от загрязнений охватили почти всю Европу и Северную Америку. В Западной Европе площадь больных лесов составляет около 8 млн га. В России по данным Росгидромета в результате локальных и региональных выбросов загрязняющих веществ повреждено более 1300 тыс. га леса.

Пагубное влияние на лесные экосистемы оказывают пожары, которые в большинстве случаев возникают по вине человека в результате неосторожного обращения с огнём. Чаще всего горят хвойные леса, имеющие наибольшую ценность. Ежегодно на территории России возникает до 30 лесных пожаров. Например, в 2007 г. пожары повредили около 1 млн. га леса. На территориях, пройденных лесными пожарами, погибли ценные виды растений и животных, в том числе занесённые в Красную книгу РФ.

Возобновившиеся после пожаров леса имеют иной древостой и обычно являются менее ценными, обычно это осинники. Таких лесов только в Европейской части России насчитывается около 40 млн га.

Пожар в лесу выжигает не только растительность, но и подстилку и почвенный гумус, что ведёт к уничтожению многочисленных почвенных организмов, обитающих в этих горизонтах. Сжигание подстилки и ветоши приводит к уменьшению накопления гумуса.

Выпас скота ведёт не только к уничтожению надземных частей растений, но и в результате избирательного поедания наиболее предпочитаемых видов существенно изменяются видовой состав и структура пастбищных фитоценозов. При сильной пастбищной нагрузке выпадают наиболее ценные в кормовом отношении виды и, напротив, разрастаются непоедаемые (колючие и ядовитые) и устойчивые к вытаптыванию – со стелющимися и ползучими побегами, розеточные формы (клевер ползучий, горец птичий, люцерна хмелевидная и др.). Но вместе с тем, удобрение и разбивание дернин животными способствуют возобновлению растений. Но при перегрузке пастбищ происходит постепенная деградация растительного покрова. Так, в степной зоне на участках, подверженных интенсивному выпасу и прогону лошадей, разнотравно-ковыльная степь сменилась полупустынными сообществами.

Скашивание – широко распространённая форма прямого влияния человека на жизнь растений. Ежегодное удаление надземных частей растений ведёт к прерыванию нормального хода их сезонного развития, нарушению процесса образования и накопления запасных питательных веществ. Так как сенокошение на лугах проводится обычно до созревания семян, то это ограничивает возможность распространения видов.

Большинство многолетних травянистых растений после скашивания отрастает или путём образования новых побегов, или продолжения роста срезанного. Чем раньше проведено скашивание, тем лучше отрастают побеги. При раннем скашивании многие растения успевают образовать генеративные побеги и семена за счёт запасных питательных веществ, накопленных в подземных органах.

У некоторых луговых растений под воздействием продолжительного скашивания выработалась способность формировать сезонные формы с определёнными сроками цветения и плодоношения. Например, у погремков, очанок, марьянника дубравного есть ранние формы, обсеменяющиеся до сенокоса, и поздние, развивающиеся медленно, но способные давать семена после покоса.

В результате скашивания лугового травостоя изменяются условия освещённости для низкорослых растений, а для всходов и проростков усиливаются нагревание и иссушение почвы, происходит её обеднение элементами питания и др.

Постоянное сенокошение ведёт к изменению видового состава луговых фитоценозов, но разные виды обладают неодинаковой устойчивостью к длительному скашиванию. Многие типы современных лугов обладают определённой устойчивостью к скашиванию, которая для них стала фактором, поддерживающим их в состоянии равновесия. Выяснилось, что прекращение сенокошения и накопление растительных остатков на почве ведут к повышению её влажности, ухудшению прогревания, но минеральное питание растений улучшается. В результате видовой состав растений изменяется в основном в сторону усиления позиций мезофильных и гигрофильных видов. В лесной зоне прекращение сенокошения водораздельных лугов ведёт к зарастанию их кустарниковой и древесной растительностью.

Орошение, обводнение, осушение. Орошение – это искусственное увлажнение почвы с целью получения более высоких урожаев. Однако в результате его неправильного использования в аридных зонах может происходить вторичное засоление почв, в результате чего такие участки исключаются из использования. Обводнением называют сооружение дополнительных водных источников – прудов, скважин, колодцев, которые предназначены для улучшения водоснабжения. Осушение проводят на заболоченных участках. В результате осушения заболоченных лесов и лугов, как правило, увеличивается их продуктивность, но снижение уровня грунтовых вод может вызвать нарушение водного баланса соседних территорий: обмеление рек, иссушение незаболоченных лесов и т. д. Особенно отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды осушение верховых и низинных болот. Они оказывают большое влияние на закономерности формирования радиационного, теплового и водного балансов огромных территорий, а также определяют величину испарения, влажность и температуру воздуха, степень континентальности климата как в пределах болот, так и на прилегающих к ним территориях. Болота, особенно верховые, являющиеся аккумуляторами пресной воды, играют важную водоохранную роль. Они создают повышенную относительную влажность воздуха на окружающих территориях, которая является очень важным фактором для роста и развития растений. Кроме того, болота являются местами обитания редких и исчезающих видов растений и животных. Поэтому их осушение ведёт к обеднению флоры и фауны Земли, оскудению её генофонда, нарушению водного баланса территорий, обмелению и пересыханию рек, снижению продуктивности экосистем и их устойчивости.

Рекреационная нагрузка. Слово «рекреация» в переводе означает отдых, восстановление сил человека. Усиление индустриализации и урбанизации вызывает рост потребности населения городов в отдыхе на природе. Однако следствием стремления к загородному отдыху стал заметный экологический ущерб, который наносится природе отдыхающими. Основные рекреационные воздействия на растительность и окружающую среду – это вытаптывание, уплотнение почвы и её загрязнение, поломка растений и их сбор. С уплотнением почвы деградирует состояние древесно-кустарниковой растительности, ухудшается питание деревьев, вследствие чего замедляются их рост и развитие. Заметно уменьшается годичный прирост особенно хвойных пород. Уплотнение почвы нарушает её структуру и ухудшает условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Особенно возрастает уплотнение почвы при увеличении сети тропинок и дорог. В результате возможно повреждение или угнетение корневых систем деревьев, что ведёт к изреживанию древесного яруса, суховершинности и массовому усыханию деревьев.

При вытаптывании сильно страдает в лесах травяно-кустарничковый ярус. Из травостоя в первую очередь выпадают раннецветущие виды и летневегетирующие лесные травы. Особенно страдают от туристов редкие красивоцветущие растения (например, орхидные), которых в пригородных лесах почти не осталось. Массовый сбор цветов и ягод подрывает возобновление многих видов. Огромный вред растительности наносят костры, которые полностью уничтожают всё живое на участках, где они были разложены. Кроме того, они нередко служат причиной лесных пожаров.

В результате деградации лесного травяного покрова нарушается процесс возврата элементов питания в почву, вследствие чего ухудшается питание деревьев.

Обламывание ветвей и другие механические повреждения деревьев и кустарников способствуют их заражению возбудителями болезней и насекомыми.

В связи с создавшейся ситуацией устанавливаются предельно допустимые рекреационные нагрузки на природные комплексы. Поскольку различные типы экосистем по-разному реагируют на внешние воздействия, в том числе и на рекреационные нагрузки, поэтому одна и та же нагрузка для одного типа природного сообщества может быть безопасной, а для другого стать критической. Устанавливая предельные нормы нагрузок природных объектов, необходимо регламентировать их посещаемость населением, проводить просветительскую работу, разъяснять правила поведения в лесу и других местах отдыха и вводить ответственность за их нарушение.

Изменение ареалов растений происходит под влиянием многих направлений деятельности человека. Одним из них является сознательный или случайный занос новых видов из других регионов. Эти виды, первоначально не свойственные данной области, называют синантропными. Среди них следует различать намеренно интродуцированные виды растений от случайно занесённых. К первым принадлежат культивируемые растения. Уже в неолите возделывались примитивные сорта пшеницы, чечевица, лён, редька и т. д. После открытия Америки завезены в Европу картофель, табак, кукуруза. Особую группу образуют «беглецы из культуры» – виды, культивируемые, но впоследствии одичавшие и встречающиеся в диком состоянии. Так произошло, например, с недотрогой мелкоцветковой, аиром обыкновенным, кирказоном, которые выращивались прежде в лекарственных или декоративных целях. В настоящий период в Тверской области интенсивно расселяется ускользнувший из культуры борщевик Сосновского, который культивировался некоторое время в качестве силосной культуры. То же самое происходит и с культивируемым в садах и парках клёном ясенелистным, который уже произрастает в пригородных сосновых лесах в окрестностях Твери.

Вторая большая группа включает ненамеренно занесённые виды, которые называют адвентивными растениями. Среди них выделяют археофиты, занесённые в Европу ещё в доисторическое время. Примером их являются марь белая, звездчатка средняя, яснотка пурпурная, виды горца, осота и многие другие.

Неофиты – виды, занесённые в более позднее время и ставшие составной частью нашей флоры. На территории Тверской области выявлено около 250 видов адвентивных растений. Особенно много их на железнодорожных насыпях, у вокзалов, на пустырях. Многие адвентивные виды активно расселяются по антропогенным местообитаниям. Таковы, например, галинзога мелкоцветковая и реснитчатая, лебеда татарская, герань сибирская, клоповник густоцветковый, гулявник волжский и др. Помимо них существуют ещё и виды, которые вырастают из случайно занесённых семян или плодов, особенно вблизи складов, вокзалов, железных дорог, но вскоре опять исчезают.

Кроме расширения ареалов (в основном сорных растений) происходит их сокращение или даже уничтожение многих видов в результате разрушения или нарушения местообитаний, неумеренной заготовки растительного сырья и т. д.

Ежедневно в мире вымирают 1–2 вида дикорастущих растений (Новиков Ю.В., 2003), а 8–10% их находятся под угрозой исчезновения. Таковы, например, частуха Валенберга, лук дернистый, подснежник Эльвеза, падуб гирканский, рябчик горный и многие другие.

Воздействие на животный мир

Животный мир является очень важным неотъемлемым компонентом биосферы. Значение животных огромно и определяется высоким уровнем энергетических процессов у них, их большой подвижностью и исключительным разнообразием, что чрезвычайно важно для биологического круговорота веществ и передачи энергии. Питаясь растениями и друг другом, животные участвуют в биологическом круговороте веществ. В процессе эволюции каждый вид животных приспособился к наиболее эффективному использованию определённого набора кормовых объектов: тканей живых растений и животных, продуктов их жизнедеятельности, остатков мёртвых организмов. В результате этого сформировались сложнейшие цепи и сети питания, которые обеспечивают превращение сложных органических соединений в минеральные и миграцию химических элементов в экосистемах и биосфере в целом.

Животные благодаря своему огромному разнообразию в значительной мере обеспечивают устойчивость природных сообществ, их видовой состав и структуру. Находясь в зависимости от растений, животные, в свою очередь, влияют на условия их жизни. Например, без насекомых в растительных сообществах господствовали бы папоротники, хвойные и другие споровые растения, так как большинство покрытосеменных растений опыляется насекомыми.

Почвенные беспозвоночные животные совместно с землероями способствуют обогащению почвы органическими и минеральными веществами, улучшают её аэрацию и структуру. Животные опыляют растения, распространяют их семена и плоды. При участии животных формируются химический состав поверхностных и подземных вод и облик ландшафтов (например, в результате деятельности бобров, сурков, кротов и др.).

Огромную роль играют животные в жизни человека. Многие из них служат важными источниками питания и сырья для промышленного и индивидуального производства. Многие виды диких животных используют для одомашнивания. В настоящий период ведутся интенсивные работы по одомашниванию пушных зверей (лисица, норка, соболь и др.), страусов, глухарей и некоторых других видов. Очень важно и то, что дикие животные представляют собой ценнейший фонд генетической информации, которая используется для улучшения пород домашних животных и потенциальные возможности которой ещё не до конца познаны. Кроме этого, животные имеют эстетическое, научное, медицинское, рекреационное значение. Они – источник красоты, радости и удивления для многих людей, особенно при общении с ними в естественных условиях.

Дикие животные, обитая в соседстве с человеком, способны причинять ему вред. В большинстве случаев понятие «вредное животное» появлялось там, где в процессе хозяйственной деятельности человек нарушал экологическое равновесие в экосистемах, создавая благоприятные условия для существования определённых видов организмов. В природе все виды организмов нужны, полезны и взаимосвязаны между собой. Уничтожение одного нежелательного человеку вида может привести к непредвиденным последствиям. Например, применение в недавнем прошлом для борьбы с саранчой гексахлорана привело к уменьшению численности хищных насекомых (божьей коровки, златоглазки), в результате чего усилилось размножение щитовок, трипсов, клещей и др., повреждающих посевы бобовых, плодово-ягодных и цитрусовых культур. Комнатные мухи, которые являются переносчиками ряда инфекционных болезней, кормят огромное количество других животных.

Биологическое разнообразие – это древнейшее свойство жизни, определяющее её устойчивость и бесконечность, поэтому необходимо его сохранять во всём многообразии, данном человечеству эволюцией.

На протяжении всей своей истории человек оказывал на животных как прямое влияние, истребляя их, так и косвенное, изменяя и уничтожая места их обитания, ухудшая экологическое состояние окружающей среды. Однако в последнее столетие темпы исчезновения видов животных резко возросли. По данным Международного союза охраны природы в среднем на нашей планете ежегодно исчезает по одному виду или подвиду позвоночных животных. За последние 400 лет с лица Земли исчезло 113 видов птиц и 83 вида млекопитающих. Сокращение видового разнообразия животных ведёт к нарушению биологического круговорота веществ в экосистемах и снижению их продуктивности.

Помимо полного и повсеместного вымирания видов наблюдается сокращение площади ареалов и численности популяций многих видов в отдельных регионах и странах. Так, например, в Австралии исчезли 7 видов кенгуру, в России на Кавказе – 9 видов зверей: лев, кулан, гепард, бобр, лось, тигр и некоторые другие.

Основными причинами сокращения численности и вымирания животных являются:

- разрушение или деградация местообитаний;

- чрезмерное добывание, промысел в запрещённых зонах;

- интродукция чуждых видов;

- прямое уничтожение для защиты продукции;

- случайное (непреднамеренное) уничтожение.

Разрушение местообитаний вследствие вырубки лесов, осушения болот, создания водохранилищ, промышленного и дорожного строительства и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия жизни животных и пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании. Например, прокладка газопровода в районе города Норильска без учёта путей миграции оленей в тундре привела к тому, что животные стали сбиваться перед трубой в огромные стада, в результате погибли тысячи животных. Воздействие человека глубоко изменило экологическое состояние местообитаний многих видов животных, спровоцировав тем самым локальные изменения их видового состава, сокращение числа видов и в целом всей структуры биоразнообразия природно-территориальных комплексов. На фоне сокращения численности, площади ареалов и локального исчезновения одних видов другие, наоборот, значительно расширили свои ареалы и стали обычными в регионах, где они ранее не встречались. Так, в результате преобразования ландшафтов многие лесостепные и степные виды расселились на сотни километров к северу, а лесные – далеко к югу. Примером таких видов являются заяц-русак, европейский ёж, обыкновенная и речная чайки, чибис и многие другие. Урбанизация территорий оказалась благоприятной для крыс, ворон, воробьёв, домовых мышей и др.

Сокращение численности многих ценных видов животных происходит вследствие их чрезмерной добычи, перепромысла, браконьерства. Высокая стоимость слоновой кости на мировом рынке приводит к ежегодной гибели около 60 тыс. слонов в странах Африки и Азии. По данным С.А. Остроумова и А.В. Яблокова, на птичьих рынках больших городов европейской части России ежегодно продаются не менее нескольких сотен тысяч мелких певчих птиц. Объём международной торговли дикими птицами превышает 7 млн экземпляров, большая часть которых погибает либо в дороге, либо вскоре после прибытия. Чрезмерный промысел и браконьерство привели к сокращению численности многих промысловых рыб и млекопитающих. Например, общие уловы восточнобалтийской трески снизились по сравнению с 1984 г. почти в 20 раз. Значительно подорваны запасы осетровых рыб в Каспийском и Азовском морях, мойвы в Баренцевом море, нерпы в Ладожском озере, запрещён промысел сельди в Дону и т.д. В последние годы значительно сократилась численность популяций лося, дикого кабана, журавлей, серой куропатки, рябчика, дроф и т.д.

Угрозой для выживания многих видов оказались недостаточно обоснованные мероприятия по интродукции животных в сложившиеся экосистемы. В литературе описаны многочисленные случаи вымирания аборигенных видов из-за влияния на них завезённых из других регионов. Известен пример с кроликами, завезёнными в Австралию. Они подорвали кормовую базу у коз и вызвали их гибель. Широко известны в нашей стране примеры негативного влияния американской норки на местный вид – европейскую норку, ондатры – на выхухоль и др. Ондатра, завезённая из Америки в 20-х годах прошлого века, к настоящему времени заселила практически всю территорию страны.

Многие учёные считают, что вселение новых видов возможно лишь в антропогенные экосистемы, например, растительноядных рыб в искусственные пруды, каналы, где они будут препятствовать их зарастанию.

Значительное число животных гибнет вследствие загрязнения среды пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями и другими токсичными соединениями, а также на автомобильных дорогах, линиях электропередач, при сенокошении и т.д. Например, в России при механизированной уборке сена гибнет 30–40% полевой дичи, что почти в 10 раз превышает объём её добычи охотниками.