|
Мониторинг окружающей средыМониторинг окружающей среды11 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Рис. 1. Схема действия факторов выпаса (по А. Элленбергеру, 1963). Выпас действует двояко: непосредственно на травостой, когда растения скусываются или обламываются при наступании копыт, и опосредованно -- через изменение почвенного режима. Обычно почва при выпасе уплотняется, что может в южных районах вызвать ее засоление в результате усиления подъема вод по капиллярам и их испарения с поверхности. На влажной почве могут сформироваться кочки или особые скотобойные тропки на сухих склонах при пастьбе, например, овец. На песчаных почвах дерно может разрушаться и может приводить к усилению ветровой эрозии. Отсюда выпас вызывает изменения конкурентных отношений в сообществах, и преимущества получают уже не те виды, которые могут активнее поглощать элементы минерального питания и воду, а те, которые менее вкусны для скота и более устойчивы к выпасу, имеют низкие и прижатые розетки листьев и стелющиеся стебли. Неплохо чувствуют себя на пастбищах и различные колючки (чертополохи) из-за того, что их скот не может есть. Умеренный выпас для большинства видов растений полезен, и даже возникает определенное взаимоприспособление травостоя и пасущегося скота. Травостой должен быть густым, высотой 10--20 см, чтобы было удобно за один захват получить сразу много зеленой массы. При умеренном выпасе именно такой удобный для кормления травостой и возникает в большинстве типов лугов. При чрезмерном выпасе «союз» травостоя и животных расстраивается, травостой начинает защищаться от пастьбы, прижиматься к поверхности почвы, где его уже трудно есть, особенно крупному рогатому скоту. Для того, чтобы наладить «сотрудничество» луга и скота, человек должен проводить нормированный выпас, т. е. строго рассчитать возможную продукцию пастбища, его отавность. Разделив пастбища на загоны, человек осуществляет регламентированный выпас скота в рамках пастбищеоборота. Каждый год один из загонов исключается из выпаса и отдыхает. В год отдыха желательно внести удобрения и скосить траву в поздний срок, чтобы в дернину могли осыпаться семена. После этого заделать их в почву путем боронования и другими приемами, не исключая и легкий выпас скота, обновив тем самым травостой. При сильном нарушении травостоя в результате пастбищной дигрессии требуется его восстановление. В большинстве случаев достаточно на 3--5 лет прекратить выпас, и тогда произойдет уже автогенная сукцессия, называемая постпастбищной демутацией (восстановлением). При этом характер изменений в растительности практически будет зеркальным отражением тех перемен, которые происходили при пастбищной дигрессии: вновь будут усиливаться высокорослые и вкусные для скота растения. В том случае, когда травостой уже окончательно выбит и свыше 50% поверхности почвы оголилось, то лучше провести коренное улучшение и посеять травы. Изменения луговых сообществ при сенокошении не столь заметны, как пастбищная дигрессия. Тем не менее, увидев засилье в травостое высокорослых представителей разнотравья, можно с уверенностью сказать: поляну несколько лет не косили или выкашивали слишком поздно. В травостое при сенокошении усиливаются злаки и ценные бобовые. Когда сенокошение проводится 1--2 раза, то хорошо чувствуют себя корневищные верховые злаки: кострец безостый, пырей ползучий. Если же к сенокошению добавляется выпас или при удобрении луга сенокошение проводится 3--4 раза, то преобладают рыхлокустовые (ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая и т. д.), плотнокустовые (овсяница красная, щучка дернистая), злаки, а количество корневищных злаков и, в первую очередь, костреца безостого, убывает. При отсутствии ежегодного скашивания на поверхности почвы формируется «войлок» из старых листьев, меняется температурный режим, задерживается срок стаивания снега, появляются мышевидные грызуны, которые разрыхляют почву и нарушают равномерность травостоя, способствуя появлению пятнистости, а затем поселению деревьев и кустарников. Луговые растения приспособлены к ритмике сенокошения. Практика показывает, что оптимальным для лугов является чередование раннего, среднего и позднего сенокошения, и поэтому в хозяйствах организуют сенокосооборот, где чередуются сроки скашивания разных участков. Это позволяет поддерживать высокое видовое разнообразие и продуктивность лугов. Изучение сукцессии травостоев под влиянием удобрений имеет длительнук) историю. Установлено, что наиболее сильно влияет на состав травостоя внесение азотных удобрений. При этом оно тем сильнее, чем выше доза. Так, Б. М. Миркин (1991) проводил опыты с использованием удобрений по улучшению лугов поймы реки Уфы (Башкортостан), где преобладали верховые злаки: овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, пырей ползучий, тимофеевка луговая и т. д. Внесение 60 кг/га д. в. азота удваивало урожай, но в течение трех лет число видов, входящих в состав луговых сообществ, сократилось с 40 до 20, т. к. произошло вытеснение широколистными злаками бобовых и многих представителей разнотравья. При внесении же только фосфорно-калийных удобрений сокращение количества видов растений было незначительным. Удобрения вызывают и более глубокие изменения в луговых сообществах. В условиях дефицита влаги они становятся более мезофильными. Удобрения как бы компенсируют недостаток влаги. Это объясняется не только физиологически (азот повышает засухоустойчивость трав), но и экологически: более сомкнутые травостои меньше транспирируют и полностью исключают испарение воды с поверхности почвы. Внесение удобрений играет также роль нивелирующего фактора, уменьшая колебания по годам урожайности и ботанического состава сообщества. Урожай становится более гарантированным даже в неблагоприятные по погодным условиям годы. Внесение минеральных удобрений обедняет флору, поэтому целесообразно часть лугов использовать в естественном состоянии. Это особенно важно для горных районов, где при применении удобрений исчезают уникальные альпийские и субальпийские луга, сформированные видами бедных почв: овсяницей овечьей, белоусом, душистым колоском и т. д. При этом и после прекращения использования удобрений видовой состав растительности только приближается к исходным, естественным травостоям, но полностью не восстанавливается. На лугах следует избегать применения химических средств защиты растений. Умело варьируя сроки скашивания и интенсивность пастбищных нагрузок, системы удобрений, подсев трав в разработанную дернину, можно улучшить травостой без обращения к опасным для окружающей среды и здоровья человека препаратам. В целом же еще раз напомним, что рациональное использование лугов и пастбищ -- верный путь сохранения растительных ресурсов на огромных территориях. 3. Предотвращение загрязнения окружающей среды в сельском хозяйствеЧеловек, вытесняя естественные биогеоценозы и закладывая агробиогеоценозы, своими прямыми и косвенными воздействиями нарушает устойчивость всей биосферы. Стремясь получить как можно больше продукции с посевных площадей, он влияет на все компоненты экосистемы, и в частности на почву, в результате применения комплекса агротехнических мероприятий, включающих химизацию, механизацию и мелиорацию.Совершенствуя агротехнические приемы и селекцию, человек постоянно повышал урожайность сельскохозяйственных культур. Так, в XV--XVIII вв. средняя урожайность зерновых составляла 0,6-- 0,7 т/га, теперь во многих странах она достигла 4--5 т/га. Потенциально возможно довести ее до 15--25 т/га.Сейчас почву обрабатывают на скоростных тракторах, урожай собирают мощными комбайнами, транспортирование удобрений, зерна и другой сельскохозяйственной продукции осуществляют автомашины повышенной грузоподъемности, а животноводческие фермы все больше оснащают современными средствами механизации и автоматизации. Увеличивается количество минеральных удобрений, вносимых в почву, возрастает выпуск других химических средств для нужд земледелия и животноводства. Широко применяются орошение и осушение земель. Все это представляет мощный антропогенный пресс, который с огромной силой «давит» на агробиоценозы и на природную среду (рис. 6). В перспективе его влияния будут расти. Задача науки и производства -- нивелировать отрицательные последствия воздействия антропогенного пресса на природу.Так, за последние 20 лет площадь пашни в СНГ практически не изменялась. В то же время стоимость основных производственных фондов (в первую очередь техники) и их энергетическая мощность возросли в 4 раза, площадь мелиорируемых земель -- в 2 раза, количество минеральных удобрений -- в 6 раз. Неизмеримо возросло применение пестицидов, как и их разнообразие. Урожайность же повысилась только на 0,3 т/га.В ряде регионов, особенно в Краснодарском крае, Ставрополье, Закавказье, Молдавии, резко увеличилось количество антропогенной энергии, вкладываемой в сельское хозяйство. Например, количество антропогенной энергии ныне на гектаре молдавской пашни вдвое превышает таковую в Германии, Дании и Англии, в 5 раз в США, в 13 раз в Канаде и Австралии, урожайность же возрастает далеко не адекватно, т.е. нарушается важнейший принцип обменных процессов -- эквивалентность. В США для повышения урожайности в 2 раза с 1910 г. потребовалось увеличить количество антропогенной энергии в виде удобрений, пестицидов, техники и др. в 10 раз.Всю совокупность природных условий при использовании необходимо контролировать и регулировать. Лишь при этом условии биосфера и ее элементы, в частности почва, способны к воспроизводству. При переизбытке антропогенной энергии не только падает прирост урожайности, но и снижаются сахаристость свеклы и содержание белка в зерне. Человек улучшает почву, поддерживает устойчивость и повышает продуктивность агробиоценозов внесением удобрений, введением севооборотов с травами, рыхлением и глубокой вспашкой, мелиорацией и другими агротехническими приемами.Деятельность земледельца одинаково направлена как на свои интересы, так и на охрану и улучшение почвы. Подобно тому как нельзя противопоставлять научно-технический прогресс охране природы, так нельзя противопоставлять охрану почв агроиндустриальной ее эксплуатации. И все же полной гармонии между земледельцем и почвой нет. Серьезной проблемой остается защита почвы от эрозии.Своевременное осуществление всего противоэрозионного комплекса, включающего агротехнические и лесомелиоративные меры, -- важнейшая часть охраны природы. Оно способствует не только прекращению эрозии, но и превращению эродированных земель в продуктивные угодья.На продуктивность почвы оказывает влияние и выпас. Неумеренный выпас изменяет структуру пастбищной экосистемы (исчезают некоторые ценные виды растений, повышается численность грызунов и саранчовых и т.п.), приводит к уничтожению дернины и разрушению почвы. В результате этого усиливается эрозия и образуются антропогенные пустыни, которые «агрессивны» и очень трудно поддаются сельскохозяйственному освоению.Перевыпас способствует обеднению почвы химическими веществами и иссушению. При умеренном использовании пастбищ и разумной их смене поддерживаются саморегуляция и нормальный цикл биотического круговорота веществ. Правильной эксплуатации пустынных пастбищ и поддержанию их емкости необходимо уделять большое внимание. Продуктивность искусственных пастбищ и сенокосов постоянно регулируют комплексом мероприятий, в частности внесением в почву удобрений.Для повышения продуктивности агробиоценозов в текущем столетии стали широко применять химические удобрения. Ежегодно в мире на поля вносят не менее 60 млн. т питательных веществ. Это позволило удовлетворить потребности растений в азоте, фосфоре, калии и других элементах и тем самым резко повысить урожайность основных продовольственных и технических культур.Всевозрастающее применение химических удобрений увеличивает масштабы их смыва и попадания в водоемы. Возникают благоприятные условия для развития водорослей, которые потребляют много кислорода и сильно затрудняют жизнь в водоеме. Растет также количество других химических средств, используемых в сельском хозяйстве (гербициды, инсектициды, дефолианты и др.). Кроме того, человек широко применяет химические вещества в борьбе с болезнями животных.Использование химических удобрений и пестицидов наряду с положительными результатами приводит к серьезным отрицательным последствиям, которые в конечном счете неблагоприятно сказываются на природной среде и продуктивности агробиоценозов, о чем раньше говорилось неоднократно.Высокопродуктивное сельское хозяйство, полностью исключающее химические способы защиты растений, вполне возможно и уже успешно ведется в некоторых странах, а также в ряде хозяйств СНГ.Необходимо свести к минимуму отрицательное воздействие химических средств, применяемых в сельском хозяйстве. Для этого требуется строго соблюдать правила использования удобрений и химических средств защиты растений и животных. При неумелом и небрежном обращении с химическими веществами они превращаются в жестокого врага земледельца.Переход на биологическое земледелие и экологически чистое животноводство требует постоянного снижения норм минеральных удобрений и пестицидов, использования беспестицидных технологий борьбы с вредителями, болезнями и сорняками.Наиболее податливая часть агробиоценоза -- почва. Распашка и другая механическая обработка в корне меняют ее состав и структуру, микробиологические процессы, протекающие в ней, растительный покров и животный мир. В результате нарушается сложившийся в биогеоценозе нормальный цикл круговорота веществ.Рассмотрим влияние сельскохозяйственной техники на почву и природную среду в целом, которое проявляется в виде механического, химического, акустического воздействий и электромагнитного излучения.Механическое воздействие сельскохозяйственной техники на почву приводит к ее уплотнению, разрушению структуры, увеличению в ней тонкодисперсных частиц. Резко ухудшаются ее водно-физические свойства, что способствует развитию водной и ветровой эрозии. Нарушение водно-физических свойств отражается на нормальном газовом обмене между почвой и атмосферным воздухом. При изменении водно-физических свойств почвы, вызванном уплотнением и разрушением ее структуры, создаются анаэробные условия. В результате в почве преобладают процессы брожения (анаэробиоз) и разложения клетчатки и других углеродсодержащих веществ с образованием и накоплением в почве различных газов: этилена, водорода, метана, сероводорода и др. Это отрицательно сказывается на жизнедеятельности как фауны почвы, так и растений, в том числе культурных. В условиях анаэробиоза в почве образуются оксикислоты, токсичные для проростков семян культурных растений, что значительно снижает их полевую всхожесть.При уплотнении почвы меняется ее окислительно-восстановительный потенциал. При этом изменяются интенсивность и направленность биологических и биохимических процессов в почве, возрастают процессы денитрификации и десульфафикации, прекращается мобилизация трудно- и недоступных для растений форм фосфора. При этом активизируется процесс денитрификации, т.е. процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. В результате происходит потеря из почвы доступного для растений азота. В почве усиливается деятельность сульфатредуцируюших бактерий и накапливается сероводород -- вещество, токсичное для растений и других организмов. Химизм этого процесса аналогичен денитрификации.Одновременно подавляется жизнедеятельность анаэробных свободноживущих и симбиотрофных азотфиксирующих микроорганизмов, что снижает процессы накопления в почве связанных форм азота. Изменение видового состава микроорганизмов в сторону агрономически вредных групп характерно для слабоокультуренных почв. В анаэробных условиях резко возрастает накопление закисных форм железа и алюминия, токсично влияющих на растения.Таким образом, уплотнение почвы при воздействии мобильной сельскохозяйственной техники снижает ее биологическую активность и, следовательно, потенциальное и эффективное плодородие.При воздействии рабочих органов на почву происходит уничтожение почвенных и наземных организмов, повреждаются растения, жатками, косилками, комбайнами уничтожаются выводки птиц и мелкие животные. Гибель животных от средств механизации в основном происходит во время уборочных работ. Наиболее безопасный метод косовицы -- уборка «вразгон», при котором машины двигаются от центра поля к периферии. При таком способе от гибели спасается около 70 % зайцев-русаков, около 100 % коростелей и т.д. Хорошие результаты дает поступательный, «челночный» метод кошения, при котором дичь может беспрепятственно отступать в поле, а затем в естественное укрытие (лес, овраг).При наличии в середине поля лесополосы (ремиза) уборку ведут с края полос к центру. Дикие животные уходят на ремизный участок. Для предотвращения гибели дичи сельскохозяйственную технику оборудуют различными отпугивающими приспособлениями (штанги-погремушки, свисающие цепи, салазки). Представляет интерес устройство, посылающее впереди работающих ножей косилки электрические заряды, записанные на пленку «сигналы опасности», издаваемые самими животными.Химическое воздействие сельскохозяйственной техники заключается в загрязнении воздуха, почвы и водоемов химическими веществами, использующимися и образующимися при работе двигателей и других агрегатов, проведении технических уходов, промывке карбюраторов, консервации техники. В результате в почву попадают химические продукты, которые отрицательно сказываются на живых организмах, замедляют почвообразовательные процессы. Кроме того, с током ливневых, талых и грунтовых вод происходит миграция химических веществ в водоемы, что приводит к гибели зоопланктона и рыбы.Акустическое воздействие мобильных энергетических средств проявляется в звуковом воздействии, а также в инфра- и ультразвуковом. Оно оказывает негативное влияние как на дикую фауну, так и на сельскохозяйственных животных.Акустическое воздействие, в частности слышимая часть, -- фактор, беспокоящий животных. Источниками звукового (шумового) загрязнения биогеоценозов являются автомашины, тракторы, комбайны и другие механизмы.Особенно большой вред шумы стали причинять животноводству после его перевода на промышленную основу. При работе доильных установок, кормораздатчиков, подвесных дорог, тракторов и др. интенсивность шума достигает 70 дБ, на птицефабриках она может достигать 75--100 дБ. Под воздействием шума у коров повышается температура тела, учащаются пульс и дыхание, снижается частота движения рубца, жвачка становится редкой, происходят изменения в крови, усиливается нервная возбудимость и в результате снижаются надои молока.Живая масса цыплят при сильных звуковых воздействиях уменьшается, а затраты кормов на единицу привеса увеличиваются. В крупных хозяйствах у птиц наблюдается заболевание, называемое «шумовой истерией», которое проявляется при сильном шуме. Куры вследствие стресса начинают беспокоиться, усиленно махать крыльями, травмируя при этом друг друга. В результате снижается яйценоскость.Поэтому при эксплуатации оборудования в животноводческих помещениях следует добиваться снижения шумовой интенсивности до 70 дБ, а в птицеводческих -- до 90 дБ. Это достигается звукоизоляцией стен, дверей, механизмов и их регулировкой. Дороги должны быть ограждены зелеными насаждениями, значительно поглощающими шум.Коротковолновый спектр электромагнитного излучения (свет) беспокоит в ночное время диких животных, вызывает гибель большого количества насекомых, которые летят на свет фар сельскохозяйственных агрегатов и гибнут, попадая с током воздуха в радиатор трактора, комбайна или автомобиля.Длинноволновая часть электромагнитного излучения проявляется в течение суток. Электромагнитное излучение способствует изменению тонких клеточных и молекулярных биологических структур. Импульсы электромагнитного поля (ЭМП) могут вызывать мутагенные эффекты. Под действием ЭМП в организме могут происходить необратимые нарушения в терморегуляции, ведущие к гибели животных.Под влиянием шумов, ЭМП и скученности домашних животных и птиц в помещениях возникают патологические явления, наблюдаются уклонение матери от кормления приплода, а у свиней и птиц -- случаи каннибализма. Так, свиноматка в результате лактационного психоза поедает поросенка, домашние птицы выклевывают снесенные ими же яйца. Стрессовые реакции приводят к различным заболеваниям, к перенапряжению защитно-приспособительных свойств организма.Профилактика поражения животных электротоком в связи с широкой электрификацией сельского хозяйства особенно актуальна. В первую очередь это касается животноводческих и птицеводческих помещений с их сложным электротехническим оборудованием. Поэтому необходимы качественный монтаж электроустановок, надежная изоляция электропроводов, экранирование источников излучения, расположение зданий глухим торцом к излучающим средствам.Наряду с механизацией и электрификацией мощным фактором повышения продуктивности агробиоценоза служит орошение. Его необходимо проводить грамотно, с учетом почвенных условий и возделываемой культуры, чтобы исключить ирригационную эрозию и засоление почвы. Всегда следует помнить, что агробиоценозы весьма хрупки и уязвимы. Управление агробиоценозами должно базироваться на точных знаниях и контролируемых технологических действиях.Надо помнить, что пути повышения экологической устойчивости агробиоценозов разнообразны. При их выборе необходимо учитывать комплекс показателей: создание сортов, устойчивых к нерегулируемым факторам среды (морозы, засухи и др.); использование сортов, устойчивых к болезням и вредителям; соответствие природы выращиваемых культур почвенно-климатическим условиям; разнообразие видов и сортов в агробиоценозах и др.Надо внедрять в производство умеренно продуктивные, но устойчивые к засухе сорта. Стремление повсеместно выращивать высокопродуктивные сорта, экологически требовательные к условиям среды, необоснованно. Не во все годы удается обеспечить растения необходимыми условиями произрастания (водой, пищей, теплом, светом) в требуемом количестве, сбалансированном виде, во все фенофазы. Это показала «зеленая революция» в Африке, Азии и Южной Америке. В США, где условия для земледелия значительно лучше, пошли по пути создания сортов умеренно продуктивных, но устойчивых к засухе, вредителям и болезням. Основная направленность должна быть на селекцию именно таких сравнительно нетребовательных сортов, обладающих высоким потенциалом адаптивности.Адаптивное природопользование должно вестись по принципу: каждому экотопу свой набор культур, свой севооборот и свою агротехнику. Это особенно актуально для фермерских хозяйств, где можно более гибко учитывать пестроту естественных экотопов. Все это обеспечит поддержание экологического равновесия в агробиоценозе и будет способствовать высокой его продуктивности.4. Объясните, как вы понимаете, что такое рациональное природопользование, в чем его смыслНерациональное природопользование является причиной экологических кризисов и катастроф. Экологический кризис -- это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Он выражается в усилении воздействия человека на природу, при этом измененная человеком природная среда усиленно негативно влияет на человеческое общество. Проявление экологического кризиса можно назвать «эффектом бумеранга». Экологическими кризисами являются обеднение природных ресурсов в результате такой человеческой деятельности, как охота и собирательство; массовое выжигание растительности для ее лучшего и раннего роста весной; чрезмерное уничтожение редких животных и растений; глобальное загрязнение воздушной, водной, наземной сред. Виновник экологических кризисов - человек.Рациональное природопользование - это система природопользования, при которой: - достаточно полно используются добываемые природные ресурсы и соответственно уменьшается количество потребляемых ресурсов; - обеспечивается восстановление возобновимых природных ресурсов; - полно и многократно используются отходы производства.Рациональное использование природных ресурсов достигается при использование следующих средств:Лесовосстановление - выращивание лесов на вырубках, пожарищах, отвалах шахт и др. Лесовосстановление применяется для образования новых лесных площадей или улучшения состава древесных пород.Материалосберегающие технологии - технологические процессы, позволяющие уменьшать расход материалов, снижать материалоемкость изделий. Различают безотходные и малоотходные материалосберегающие технологии. Мелиорация почв - вид рационального природопользования; комплекс мер для повышения плодородия земель или общего оздоровления местности. Мелиорация может касаться всего ландшафта в целом или какой-либо его части: лугов, водоемов, почв и др. Мелиорация почв бывает: - гидротехническая мелиорация: орошение, осушение, промывка засоленных почв; - химическая мелиорация: известкование, гипсование, окисление; - физическая мелиорация: пескование, глинование, агролесомелиорация и др. Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог и каналов, плотин и т.д. Рекультивация земель включает: - восстановление рельефа: засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных пород и т.д.; - восстановление почв и растительности; - лесовосстановление; - создание новых ландшафтов.Применение биологических методов защиты растений - это использование для защиты растений от вредных насекомых и болезней насекомоядных птиц и зверей, хищников и паразитических насекомых (энтомофагов), а также патогенных бактерий и вирусов. Таким образом, человеку нужно стремиться создавать экологически чистые производства, где отходы одного цикла будут вовлекаться в новый цикл, постепенно превращаясь в полезные для человека и безвредные для природы ресурсы. Литература1. Степановских А. С. Экология. -- Курган: ГИПП «Зауралье» 1997 - 616 с., ил. 2. Основы экологии и охрана окружающей среды/А.Г. Банников, А.А. Вакулин, А.К. Рустамов. -- М.: Колос, 1999. -- 304 с.: ил. 3. Агроэкология. Методология, технология, экономика / В.А. Черников, И.Г. Грингоф, В.Т. Емцев и др.; Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. -- М.: КолосС, 2004. -- 400 с: ил. |
 |
||||||||||||||||||
| ©2011 |
