Тема 8. Сутність мистецтва та його місце в житті суспільства

Дата добавления: 2015-03-11; просмотров: 608

Загрязнение – это привнесение в среду, или образования в ней новых, обычно нехарактерных для неё физически, химических, информационных или биохимических агентов, или превышение в рассматриваемое время среднего многолетнего уровня перечисленных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям.

В зависимости от происхождения и источников делят на:

1) Естественные – загрязнение происходит в результате природных процессов, без воздействия человека.

2) Антропогенные – связаны с человеком.

Типы загрязнителей отличаются в зависимости от степени разложения:

1) Стойкие – большинство металлов и др. вещества, разлагаются со скоростью несравнимо малой по сравнению со скоростью их внесения.

2) Нестойкие – вещества со скоростью разложения близкой к природной – фосфаты и другие.

В зависимости от материальности загрязнения делят на 2 основных типа:

1) Материальные – к нему относятся механические, т.е. загрязнение среды агентами, оказывающими воздействие без физико-химических последствий; химическое – изменение естественных химических свойств среды, в р-те, среднее многолетнее колебание содержания веществ повышается или понижается, или в среду проникают агенты в нормальном состоянии отсутствующие в ней, либо в концентрации превышающие норму. Биологические (микробиологические) – появление большого количества организмов или микроорганизмов, часто связанных с их массовым размножением на антропогенном субстратных средах, изменённых человеческой деятельностью.

2) Физические (или энергетические) – изменение температуры среды, частое связанное с выбросами нагретого воздуха, или сбросами сточных вод. Это нарушение естественной … от воздействия искусственных источников; шумовое – это увеличение интенсивности, или повторяемость шума сверх природного уровня. Электромагнитное – это изменение электромагнитных свойств среды от линий электропередач, радио, телевидения и т.д. Радиоактивное – это повышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Основные нормативные показатели:

Транспорт, строительная индустрия, химическая промышленность; выбросы – зола, пыль, окись цинка, силикаты, серные и сернистые ангидриды, сероводород, альдегиды, углеводороды, анолы, оксиды азота, аммиак, озон, оксиды углерода, фтористый и хлористый водород, радиоактивный газы и аэрозоли. Источники загрязнения классифицируются:

1) По назначению:

А) Технологические

Б) Вентиляционные

2) По месту расположения выделяют:

А) Незатемнённые – высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнение более чем на 2,5 высоты окружающего здания.

Б) Затененные – это низкие источники, удаляющие загрязнения менее чем на 2,5 высоты окружающего здания.

В) Наземные – разлитые вещества, открытое оборудование, сбросы.

3) По геометрической форме:

А) Точечные – трубы, шахты, вентиляционные шахты, отдельно стоящие.

Б) Линейные – автостоянки

В) Залповые – выделяется большое количество загрязняющих веществ за короткое время.

Г) Мгновенные – выброс за доли секунды, в основном на большую высоту.

5) На дальность расстояния выделяют

А) Внутриплощадочные т.е. высокие концентрации образуются только внутри промышленных площадок.

Б) Внеплощадочные – высокие концентрации загрязняющих веществ, выходят за пределы промышленных площадок и достигают жилых зон.

6) По агрегатному состоянию:

А) Твёрдые

Б) Жидкие

В) Газообразные

Г) Смешанные

Промышленные выбросы классифицируются:

1) По организации отвода и контроля

А) Организованные

Б) Неорганизованные.

2) По режиму отвода:

А) Непрерывные

Б) Периодические.

3) По температуре.

А) Нагретые (температура выше окружающей среды)

Б) холодные (температура не выше окружающей среды)

4) По локализации:

5) По очистке выделяют:

А) Выбрасываемые без очистки

Б) Выбрасываемые после очистки, только организованные.

Организованный промышленный выброс это выброс поступающий в атмосферу через специальные инженерные сооружения: трубы, воздухоотводы и т.д. Неорганизованные промышленный выброс это выбросы попадающие в атмосферу в виде не направленных потоков газов … при нарушении герметичности оборудования.

Кроме того различают первичные выбросы – поступающие непосредственно от источника и вторичные – это продукты переработки первичных.

Поведение выбросов. Загрязняющие вещества поступающие в атмосферу постепенно рассеиваются в ней до уровня, не представляющий опасности. Это происходит благодаря циркуляции атмосферы. Ветры переносят загрязнения с океанов на континенты а потоки воздуха от земли выносят загрязнения в верхние слои атмосферы.

Инверсия температурная – это состояние при которой температура воздуха в тропосфере не убывает в атмосфере. В результате холодный и более тяжёлый воздух располагается ниже тёплого и не может подняться вверх и рассеяться. Возникновение температурной инверсии. Солнечные лучи нагревают поверхность Земли от которой нагревается и прилегающий к не слой воздуха. Ночью Земля излучает тепло, охлаждается и охлаждает прилегающий к ней слой воздуха. Утром происходит инверсия, к поверхности Земли располагается холодный воздух, а выше тёплый. Днём обычно инверсия прекращается.

При инверсии происходит быстрое накопление загрязнений в холодном воздухе, в результате появляется смог. Основные виды смога:

1) Ледяной смог (смог аляскиного типа) – это сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда.

2) Лондонский смог (или влажный) представляет собой сочетание газообразных загрязнителей, частиц пыли и капель тумана.

3) Фитохимический смог (сухой, лос анжелевского типа) – это вторичное загрязнение, возникает при разложении загрязняющих веществ солнечными лучами, в основном ультрафиолетового спектра. Основой для данного загрязнения является наличие и свойства компонентов азота.

Оксиды азота, озон, угарный газ, пероксиацетилнитраты (БАН), альдегиды, углеводороды.

Характеристику некоторых загрязняющих атмосферу веществ:

1) Оксиды серы поступают в атмосферу при окислении богатых серой видов … – уголь и мазут – содержаться в сырой …, при перегонке которой большая часть серы обычно удаляется, … серы, обычно сжигаются.

Оксиды серы поступают из очистных сооружений металлургических предприятий. При сжигании топлива сера окисляется, образуя двуокись и триокись (SO2 и SO3), на воздухе они превращаются в серную кислоту, присутствующую в виде лёгкого тумана. В результате разрушаются различные материалы, поражается растительность. Оксиды серы увеличивают кол-во заболеваний дыхательных путей, приводящих к возникновению хронического …. Помимо SO2 сера является канцерогеном. Сероуглерод воздействует на кровеносную систему, вызывает развитие атеросклероза.

3) Сероводород влияет на, …, вызывает слабость тошноту и как результат – расстройство нервной и сердечно сосудистой системы.

4) Оксиды углерода – основной источник автотранспорт.

Окись углерода CO – угарный газ, образуется при неполном сгорании топлива (при полном – CO2 – углекислый газ) – бесцветен, без запаха, вдыхается с воздухом и поступает в кровь. Там он конкурирует с кислородом за гемоглобин (переносит кислород из лёгких к клеткам организма). Он соединяется с гемоглобином в 200 раз прочнее и легче чем кислород. При большом содержании CO наступает смерть от удушья (асфиксии). С CO образуется карбоксигемоглобин, а с кислородом – оксигемоглобин. Результат – расстройство нервной и сердечно-сосудистой систем, атеросклероз. При 10% карбоксигемоглобина сильно нарушается навык вождения.

5) Фитохимическое загрязнение – это результат образования сочетания в ходе протекания некоторых фотохимических реакций (с использованием световой энергии). Возможность для реакции создают углеводороды и свойства окиси азота.

Углеводороды поступают из месторождений газа, нефти, они выделяются болотом, …. Из выбросов приходится …. автотранспорт, от нефтеперегонных устройств и менее всего от промышленности.

Содержание NO увеличивается с увеличением выбросов химических веществ, например выхлопы. В ходе реакции углеводорода NO – его концентрация падает но увеличивается концентрация NO2.

В результате фотоднесоциации NO2, его кол-во уменьшается, увеличивается кол-во озона.

Углеводороды реагируют с NO2, образуются пирокмацилнитраты. Все вышеперечисленные вещества являются сильными окислителями, т.е. могут окислять вещества не окисляемые воздухом.

NO2 – газ с неприятным запахом, способность ощущать запах быстро пропадает, пи этом появляется ощущение сухости во рту и першения в горле. В результате – снижения давления, одышка, рвота, головокружение. NO2 также соединяется с гемоглобином, образуя ….. Углеводороды – тошнота, головокружения, сонливость, большинство является канцерогенами.

6) Соединения свинца – в основном попадают с транспорта, добавляются в топливо в виде тетраэтилесвинца и ….., для снижения антидетонационных свойств топлива. Свинец накапливается в организме, уменьшает скорость образования эритроцитов, изменение в костном мозге и синтезе гемоглобина. Особенно опасен для детей, так как снижает их умственный …. Основное содержание - пыль улиц. Расстройство нервной системы снижение умственных способностей, может вызвать импотенцию.

8) Асбестовая пыль вызывает фиброз лёгких, является канцерогеном. Нормирование выбросов в атмосферу. Основными установленными нормами для воздуха являются ОБУВ (ориентированные уровни безопасности воздействия), ОДК (ориентировочно допустимые концентрации), ВДК(временно допустимые концентрации). Основным показателем является ПДК, ПДК р.з. (ПДК в воздухе рабочей зоны), ПДК а.в. (ПДК атмосферного воздуха в населённом пункте).

ПДК а.в. – это максимальная предельная концентрация, примесей атмосфере, отнесённая к определённому периоду времени осреднения, который при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдалённые последствия, и на окружающую среду в целом.

ПДК р.з. – это концентрация ….

Рабочая зона – это пространство высотой до 2 метров над уровнем … или площадки на которой находятся …. постоянного или временного пребывания работающих.

Различают ПДК МР (максимальные разовне)
, т.е. концентрация вещества не вызывающих никаких рефлекторных реакций в организме человека, и ПДК СС (среднесуточный ПДК). Раздельное нормирование необходимо поскольку на предприятиях работают здоровые, медицински освидетельствованные люди, а в населенных пунктах находятся дети и люди с различными заболеваниями. Как правило ПДК р.з. больше чем ПДК а.в. Выбросы в атмосферу должны нормироваться т.о. чтобы с учётом рассеяния примесей концентрации вредных веществ не превышали.

1) В воздухе на территории предприятия 30% от ПДК р.з.

2) В воздухе населённого пункта ПДК МР.

3) В населённых пунктах с населением более … человек и в курортных зонах – 80% от …. чего?
Если в воздухе присутствует вещества, вызывающие сходные воздействия на организм, т.е. обладают ….. то качество воздуха будет соответствовать установленным нормам. При выполнении условия: сумма ….. от одного до n (E ¹_n ) = E 1/n C_n / ПДК n < 1, где С это концентрация веществ в атмосфере, дающих эффектом сублиматов, а ПДК – их ПДК.

Пример диоксид азота – озон – формальдегид - ангидрит – аммиак.

Загрязнение гидросферы.

Основными источниками загрязнения природных вод являются:

1) Естественные, например, разрушаемые части береговой линии, отмирание растительности в водоёме.

2) Атмосферные воды (они вымывают в водоёме различные поллюточнты прем. происхождения). При стокам по склонам атмосферной воды увлекают за собой городские загрязнения

3) Городские сточные воды, включающие в себя бытовые стоки, фекалии, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ – гели для душа, стиральные порошки),

4) Промышленные сточные воды – наиболее активные производители металлургическая, химическая, лесоперерабатывающая и нефтеперерабатывающая промышленности.

5) Сточные воды образующиеся при технологических процессах:

А) Реакционные воды образуются в результате реакций происходят с выделением воды, загрязнены как исходными веществами так и продуктами реакции.

Б) Воды содержащиеся в сырье и исходных продуктах, они загрязняются в процессе переработке.

В) Промывные воды образуются при промывке сырья, продукты, оборудования, тары и т.д.

Д) Жидкие абсорбенты (жидкость, поглощающая газ, или растворённые вещества, или энергию во всём своём объеме).

Е) Охлаждающие воды.

Ж) Бытовые воды

З) Атмосферные осадки стекающие с промышленных площадок.

Загрязнение водных экосистем более опасно чем загрязнение атмосферу:

1) Процесс регенерации и очищения в водной среде протекают медленнее, чем в остальных

2) Источники загрязнения водоёмов более разнообразны.

3) Естественные процессы подвергающиеся воздействию загрязнителей, более чувствительны и играют большее значение для обеспечения жизни.

4) Вода является главной образующей средой для водных и играет решающую роль в жизни наземных биогеоценозов.

5) Как природное тело более локализована в пространстве, чем атмосфера что усугубляет отрицательные последствия загрязнения и влияет на человека.

В сточных водах гидролизной промышленности присутствуют спиртовые, эфирные и альдегидовые компоненты, кислоты.

Целлюлозно-бумажная промышленность обращает со стоками целлюлозное волокно (забивает жабры рыб), и различные органические вещества (углеводороды, смолы), которые легко окисляются находящимся в воде кислородом и пресыщают воду органикой (эвтрофизация). Стоки могут иметь нейтральную, кислотную или щелочную реакцию.

Нефть. Одна тонна нефти покрывает пленкой примерно 12 квадратных километров поверхности воды и загрязняется 1000 000 тонн воды, в результате, затрудняется процесс фотосинтеза. Любая промышленность выделяют соединения тяжёлых металлов.

Нормирование загрязнения гидросферы. Различают водоиспользование, т.е. пользование водой без ее изъятия из естественной локализации, и водопотребление, т.е. использование воды с её изъятием из мест локализации, частичным или полным расходование и возвращением в изменённом состоянии. Загрязнённость- это состояние водного объекта в официально уставленном месте его использования, при котором наблюдается отклонение от нормы в сторону увеличение нормируемых объектов. ПДК вредных веществ в одном объекте – это концентрация, при которой вода становится непригодной, для какого либо вида водопользования. Состав и свойства воды контролируются в створе, заложенном на водостоке в одном километре выше по течению от пункта водопользования, На непроточных водоёмах в 1 километре по обе стороны от пункта водопользования. Выделяют следующие категории водопользования:

1) Использование для нужд населения (включает в себя):

А) Хозяйственно – … для предприятий пищевой промышленности.

Б) Для культурно-бытового использования.

2) Для рыбохозяйственных целей – сохранения и воспроизводства ценных пород рыб, особенно чувствительных к содержанию кислорода в воде.

Кроме ПДК для обеспечения чистоты водных объектов использующий лимитирующий показатель …., который отражает приоритетность требований к качеству в зависимости от категории водопользования. Поэтому каждая категория имеет свой ПДК …...

ПДК с учётом ПДС, ассимиляции веществ, распределение их массы. Запрещается сбрасывать следующие типы точных вод:

1) Воды, которые могут быть пригодны для максимального пользования в системах оборотного или повторного водоснабжения или бессточного производства.

2) Воды с ценными примесями, подлежащие утилизации.

3) Воды содержащие сырьё, реагенты и т.д. в количествах превышающих нормативы технологических потерь.

4) Воды включающие в себя вещества с неустановленным ПДК.

5) Воды, которые могут быть использованы для орошения.

Источники загрязнения внутренних водоёмов. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических, биологических свойств воды. В водоёмах – в связи с сбрасыванием в них жидких, твёрдых и газообразных веществ которые причиняют вред, могут создать неудобства у …. водоёмов, опасный для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Загрязнения вод можно разделить на следующие типы:

1) Механическое – повышения содержания механических примесей, … в основном поверхностным видам загрязнения.

2) Химические – наличие в воде органических, неорганических веществ и нетоксического действия.

3) Диалогическое (бактериальное) – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов. И мелких водорослей.

4) Радиоактивные – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах.

5) Тепловые – выпуск в водоёмы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.

Основными источниками загрязнения и засорения водоёмов, являются недостаточно очищенные воды промышленных и коммунальных … предприятий, крупных животноводческих комплексов, т производства при разработке рудных ископаемых, воды шахт, обработке и сплаве лесоматериалов, сбросы железнодорожного транспорта, отходы первичной обработки льна, ….

Загрязняющие вещества попадают в природные водоёмы, приводят к качественным изменениям свойств воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в появлении неприятных запахов; в изменении химического состава воды, в частности в появлении в ней таких веществ, в наличии плавающих на поверхности воды веществ и их откладывании на дне водоёма.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их всегда разнообразен, и зависит от отрасли промышленности, её технологических процессов.

Их делят на две основные группы:

1) Содержание …, примеси, в том числе токсические и содержащие яды. К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов; обогатительных фабрик: свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щёлочи, ионы тяж1лых металлов, и др. Сточные воды этой группы, в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия, В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы выражается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нём, ухудшаются органолептические показатели воды. Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями, внутренних заливов, вод и морей мирового океана. Попадая в водоёмы они создают разные формы загрязнения:

1) Плавающую на воде нефтяную плёнку.

2) Растворённую нефть в воде.

3) Нефтепродукты

4) Севшие на дно тяжёлые фракции.

При этом изменяется запах, окраска, поверхностные …, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу для животных, растений и человека.

12 грамм нефти делают непригодным для потребления 1 тонны воды. Довольно вредным загрязнителем всех промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий, при этом резко снижаются биологические процессы в водоёме, процесс их самоочищения и вода специфический запах (карболки).

На жизнь населения водоёмов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности, окисление древесной массы сопровождается поглощением значительной доли кислорода, что приводит к гибели мальков взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества, засоряют воду и изменяют её физико-химический состав. На рыбе и её корме – беспозвоночных неблагоприятно отражается смола и гниющая древесина, выделяющая в воду различные дубильные вещества, разлагаясь они также поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно мелочи и икры.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки, а … нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нереста и кормовых мест. Рост населения, расширение и возникновение новых городов, увеличило поступление бытовых отходов, во внутренние водоёмы. Эти стоки стали источниками загрязнения рек и озёр болезнетворными бактериями и гельминтами. В ещё большей степени загрязняют водоёмы, моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят также широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве.

Загрязнение литосферы.

Литосфера – твёрдая, верхняя оболочка Земли, переходящая с глубиной в сферы с …., прочностью вещества. Включает в себя земную кору верхние слои мантии, мощность – 50 – 200 км, из которых до 75 км на континентах и до 10 км под дном океана. Наиболее сильно подвергается загрязнению верхний слой литосферы – почва. В ней протекают химические, химические и биологические процессы, которые в результате загрязнения нарушается. Загрязнение почв очень тесно связан с загрязнением атмосферы, и гидросферы. Типы поступления загрязняющих веществ (Зв) в почву можно разделить на 2 группы:

1) Природные (выветривание горных пород, и минералов, эрозия почвы, вулканической деятельности,

2) Антропогенные

А) Жилые дома, бытовые предприятие (преобладает бытовой мусор и пищевые отходы, строительный мусор и т.д.

Б) Промышленные предприятия (твёрдые и жидкие отходы в металлургической промышленности, обычно соли металлов, машиностроительная – цианиды, соединения мышьяка, бериллия, производство полимеров – бензин, фенол, целлюлозно-бумажная промышленность – метанол, скипидар; теплоэнергетика – сажа, масса шлаков, несгоревшие частицы оксида серы, и т.п. Сельское хозяйство – удобрения, пестициды, транспорт – оксиды азота, свинец углеводороды. Загрязнители почвы можно разделит на 4 группы:

1) Почвохимически активные – это вещества воздействующие на кислотно щелочные и окислительно-восстановительные характеристики почвогрунтов, меняющие их минеральную и химическую структуру (оксиды щелочно-земельных металлов, щелочи, кислоты, нефтепродукты).

2) Биохимически активные вещества, негативно воздействующие, на биоту почвогрунтов (дефолиант, пестициды, тяжёлые металлы, радионуклиды).

3) Почво и биохимически активные – химические вещества первых 2 групп негативно влияющие на физико-химические свойства почвы.

4) Индифферентные – не оказывают существенного влияния на почво-растительный покров (оксиды кремния и ….).

Промыленные выбросы поступают в почво-грунты с атмосферными осадками, охлаждающейся пылью. При непосредственном поглощении разнообразных соединений, при попадании из атмосферы растениями, передача почве с опадом. В осадках может раствориться какая то часть газообразных веществ.

У крупных предприятий максимальная концентрация 3-5 км, и зона повышенных концентраций (до 20 км). Большое количество ЗВ, поступает в почву со сточными водами. Большая часть загрязнителей находится в растворимых формах (в виде карбонатов, сульфитов, оксидов, хлоридов, металлоорганических соединений) дождевые, талые потоки смывают с промышленных предприятий массу загрязняющих веществ – в основном это твёрдые частицы. Ещё один источник загрязнения почвогрунтов – индустриальные и бытовые отходы.

Поступления радионуклидов:

1) Продукты сжигания угля.

2) Ядерных взрывов

3) Выбросы АЭС, шахт, отходы переработки урановых руд, и ядерного топлива.

Минеральные удобрения и тяжёлые металлы, фосфорные удобрения – это источники поступления кадмия, свинца, никеля а также радионуклидов. Принципы нормирования в почвогрунтах. Под ПБД (предел безопасного действия) веществ поступающих в организм людей из почв понимают их действия (одномоментное, годичное, суточное, на протяжении всей жизни) не вызывающее функциональных, биохимических, структурных изменений, в организме при превышении которых могут начаться сдвиги в организме, опасные для здоровья человека и его потомства.

Пороговая концентрация (ПК) – это специфические вещества в почвах, которые разделяются по 6 показателей вредности – органолептическому ….. и санитарно – токсикологическому.

Органолептический характеризует изменение запаха воздуха, цвета вкуса и запаха воды, пищевых продуктов. Данному показателю – максимальное количество химических веществ в почве (мг/кг), кторые не влияет на органолептические свойства воздуха, вод, продуктов питания, сформированные на данных почвах. Общесанитарный ПВ, характеризует изменение биологической активности почв, определяющий самоочищение почв от загрязнителей. ПК – максимальное количество вещества в почвах, не вызывающее на 5-7 сутки изменение числа почвенных организмов на 50% и ферментоактивной активности более чем на 25%.

Фитоаккумуляционный – миграция загрязнителя, из почв в растения, и накапливает в них. ПК максимальное накопление загрязнителя в почвах при котором накопление его растениями к моменту сбора урожая не превышает установленных для продуктов питания …. остаточных количеств (ДОК).

Миграционно водный характеризует процесс попадания загрязнителя на поверхностные и грунтовые воды.

Миграционно воздушный характеризуется поступление загрязнителя из почвы в воздух путём испарений и пыли.

Токсикологический характеризует степень опасности для здоровья человека суммарной концентрации загрязнителя, поступающего в органы человека в результате прямого контакта и опосредованного.

1.

В течение всей жизни или части жизненного цикла многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них средой, значительно отличающейся от внешней по своим свойствам. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания —древнее и широко распространенное явление в природе. Установлено, что прокариотические организмы (бактерии, актиномиценты, сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. У большого числа одноклеточных эукариотических форм (красные, зеленые и диатомовые водоросли, амебы, радиолярии и др.) обнаружены внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, чем больше степень дифференцированности их тканей и органов, тем более разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям. Так, английский ученый А. Е, Шит-ли писал, что каждая птица — это, по сути, настоящий летающий зоопарк. Разнообразие мельчайших существ, живущих на птицах, поистине ошеломляюще.

Перья служат пищей вшам и клещам; кожей питаются некоторые мухи; блохи, вши, москиты, пиявки и другие паразиты сосут кровь птиц, находясь на поверхности тела, в то время как представители простейших разрушают красные кровяные тельца внутри организма. Практически в любых органах птицы можно обнаружить разнообразных паразитических червей.

Паразитизм — явление столь всеобщее, что единственные живые существа, не подверженные нападению паразитов, это те паразиты, которые представляют собой последнее звено длинной цепи питания. Однако чем ниже на эволюционной лестнице находится та или иная группа живых организмов, тем больше она включает видов паразитов. Некоторые группы низших животных, особенно это касается плоских червей, нематод и некоторых членистоногих, состоят исключительно из паразитических форм. У позвоночных паразитизм как способ существования встречается крайне редко. В царстве растений паразиты широко распространены среди грибов.

Для животных и растений, ведущих паразитический образ жизни, организм, на котором или в котором они поселяются (хозяин), является специфической средой обитания. Большая часть паразитов практически полностью утратила связь с внешним миром, и все стадии их развития происходят в организме хозяев, например малярийный плазмодий и др.

Между паразитами и хозяевами в процессе эволюции возникли сложные взаимоотношения. Различные их оттенки отражают пути возникновения паразитизма.

Первый путь — простое «квартирантство».

Нередко более мелкий организм поселяется в жилище более крупного или вблизи него и со временем переходит на тело хозяина, а затем и внутрь, переключаясь на питание за счет его жизни или соков и таким образом причиняя ему вред. Квартирант может превратиться в конечном итоге в паразита, а тело хозяина становится для него средой обитания.

Второй путь перехода к паразитизму — через хищничество. Так, хищник при нападении на крупную добычу, которую не может уничтожить и съесть сразу, при определенных условиях проникнув внутрь тела хозяина и найдя там благоприятную среду — обилие пищи, может превратиться в паразита. Организм хозяина для паразита становится средой обитания.

Третий путь — случайное проникновение будущего паразита в организм хозяина. Например, крупные животные могут заглатывать с пищей мелкие формы, некоторые из них не погибают, а, приспосабливаясь к новым условиям, превращаются в паразитов. В природе сохранилось немало примеров перехода этих трех путей от квартирантства, хищничества и случайного паразитирования к подлинному паразитизму. Вместе с тем сегодня трудно сказать, когда на Земле появился первый паразит, от какой группы животных или растений он произошел.

Паразитов обычно делят на две группы: эктопаразитов и эндопаразитов.

Эктопаразиты— это наружные паразиты, обитающие на поверхности тела хозяина (клещи, пиявки, блохи). У растений-эктопаразитов большая часть тела находится вне хозяина, а в него внедряются и вступают в контакт с живыми клетками лишь органы чужеядного питания — присоски или гаустории (повилика европейская — Cuscuta europaea и др.).

Эндопаразиты— внутренние паразиты, живущие внутри тела хозяина. Это большинство гельминтов, бактерии, вирусы, паразитические простейшие. У растений-эндопаразитов почти все тело помещается внутри тканей хозяина, наружу выходят лишь органы размножения. У многих паразитических грибов тело находится в межклетниках высшего растения, а в клетки внедряются гаустории. Паразитические низшие грибы и бактерии живут внутри клеток растения-хозяина.

Отличают и стационарный паразитизм, когда паразит на длительное время, часто на всю жизнь, связывает себя с хозяином. Стационарные паразиты могут быть приурочены к одному хозяину(постоянные)— вши, пухоеды, чесоточные зудни, или развитие их протекает со сменой хозяев(периодические) — многие ленточные черви, сосальщики. Так, малярийный плазмодий определенную часть жизни проводит в малярийном комаре — окончательный хозяин. Промежуточным хозяином является человек. Окончательным хозяином служит тот организм, в котором обитает половозрелая форма паразита, а промежуточным — в котором паразит проходит личиночную, неполовозрелую стадию.

Имеются и временные паразиты. Они не всю свою жизнь связывают с хозяином, а часть ее проводят свободно. К ним относят кровососущих двукрылых и многих клопов.

Таким образом, паразитов больше всего среди микроорганизмов и сравнительно примитивных многоклеточных, а подверженность паразитизму наиболее развита у позвоночных животных и цветковых растений.

Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды хозяина. С одной стороны, это дает им ряд экологических преимуществ, а с другой — затрудняет осуществление их жизненного цикла по сравнению со свободноживущими видами.

Одним из важных преимуществ паразитов является обильное их снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей тела хозяина или содержимого кишечника. Обильная и легкодоступная пища служит условием быстрого роста паразитов. Так, в кишечном тракте позвоночных паразиты достигают больших размеров по сравнению с их свободноживущими родственниками.

Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи, относительная стабильность условий делают ненужной сложную дифференцировку тела, отсюда многие внутренние паразиты и симбионты характеризуются в эволюции вторичным упрощением строения, включая потерю целых систем органов. Например, ленточные черви, всасывающие переваренную хозяином пищу через покровы, отличаются отсутствием пищеварительной системы и редукцией нервной. Галловые клещи, живущие в тканях растений, проводят всю свою жизнь и даже размножаются на стадии эмбриона всего с одной парой конечностей вместо четырех пар, как свойственно всем паукообразным.

В связи с паразитическим образом жизни у растений редуцируется ряд физиологических функций и соответствующих органов. Например, отсутствуют или сильно редуцированы корни. Потеря способности к фотосинтезу привела к отсутствию хлорофилла. Так, у некоторых заразих удается обнаружить лишь его следы. По мере усиления паразитических свойств в эволюционном ряду растений-паразитов сокращается ферментный аппарат. Остаются лишь специализированные ферменты, позволяющие паразитировать на узком круге хозяев. Эта биохимическая специализация послужила основой строгой избирательности многих паразитов по отношению к растениям-хозяевам.

Одним из наиболее известных эктопаразитов, как уже было отмечено выше, является повилика европейская (Cuscuta europaea), паразитирующая на многих травянистых видах и невысоких кустарниках.

Для паразитов выход во внешнюю среду, как правило, чреват многими опасностями, отсюда на той стадии жизненного цикла, которую паразиты проводят вне хозяина, у них развиваются различные защитные приспособления, позволяющие пережить этот критический период (толстые и многослойные оболочки яиц гельминтов, цисты кишечных амеб, ооцисты со спорами кокцидий, способность к анабиозу у ряда личинок нематод и т. д.). При отсутствии же в жизненном цикле паразитов стадии выхода во внешнюю среду, как у малярийного плазмодия, таких защитных приспособлений не обнаруживается.

Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются внутренние сожители живых организмов, — это ограниченность жизненного пространства для внутриклеточных и тканевых обитателей, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяев к другим, а также защитные реакции организма хозяина против паразитов. Ограниченность жизненного пространства особенно сказывается на размерах и форме внутриклеточных паразитов. Так, грегарины, живущие в полости кишечника, — крупные споровики со сложно расчлененной клеткой, тогда как малярийные плазмоиды, являющиеся внутриклеточными паразитами, отличаются мелкими размерами и упрощенным внешним строением.

Недостаток кислорода в тканях и особенно в желудочно-кишечном тракте организмов-хозяев приводит к тому, что у многоклеточных обитателей внутриорганизменной среды вырабатывается преимущественно анаэробный тип обмена. Необходимая для работы клеток энергия высвобождается за счет разных видов брожения, а не за счет дыхания. Так, у человеческой аскариды утрачены все ферменты дыхательного цикла, кислород действует на них как яд, что и используется в медицинской практике.

Среда обитания паразитов ограничена как во времени (жизнью хозяина), так и в пространстве. Поэтому основные адаптации направлены на возможность распространения в этой среде, передачи от одного хозяина к другому. Так, для паразита растений очень важно обеспечить контакт с хозяином, начиная с прорастания семян. Семена многих паразитических видов не прорастают в почве до тех пор, пока не окажутся вблизи корней растений-хозяев, от которых в почву поступают выделения, стимулирующие прорастание семян паразита и определяющие направления роста его гаусторий. Проростки некоторых паразитов (повилик, заразих) производят винтообразные движения «в поисках» корня или стебля растения-хозяина.

Важная адаптация паразитов — синхронизация их жизненных циклов с сезонным развитием растений-хозяев, позволяющая осуществить заражение хозяина в нужный момент. Это явление широко известно для многих паразитических грибов. Некоторые паразиты способны к временной приостановке развития, начинающегося в «неподходящий» момент. Например, слишком рано появившиеся проростки повилики прекращают рост, иногда на несколько недель, до тех пор, пока рядом не разовьются проростки травянистых растений — возможных хозяев. Существенными адаптациями паразитов являются повышенная способность к размножению, выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев. Например, полупаразит Striga (колдунья трава) широко распространен в Африке, Южной Азии, Австралии на зерновых культурах, сорго, сахарном тростнике, образует на одном растении до 0,5 млн очень мелких семян. Семена паразитов весьма долговечны, что дает им возможность длительного «выжидания» контакта с растением-хозяином (семена Striga могут сохранять всхожесть в почве до 20 лет).

Громадная плодовитость, свойственная паразитам, получила название «закона большого числа яиц». Так, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки, а за всю жизнь — свыше 60 млн. Подавляющее большинство яиц и зародышей паразитов гибнет, не выдержав воздействия различных факторов внешней среды, не попав в очередного хозяина, и только чрезвычайная плодовитость увеличивает шансы на выживание и завершение жизненного цикла хотя бы немногих потомков, поддерживая существование вида.

У многих паразитов чередование поколений сочетается со сменой двух или более хозяев, следовательно, одно поколение существует в одном хозяине, а другое — в другом.

В ряде случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов — возникает явление сверхпаразитизма, или гиперпаразитизма. Например, для паразита капустной белянки наездника (Apanteles glomeratus) известно более 20 видов вторичных паразитов из перепончатокрылых. Явления сверхпаразитизма в растительном мире сравнительно редки. К ним относятся случаи поселения одного вида омелы (Viscum meniliforme) на другом (V. orientale) в тропических лесах Индии.

Большое число паразитов обитает не внутри, а на поверхности тела хозяина, выступающего в этом случае как часть внешней среды паразита, снабжая его пищей, предоставляя убежище, трансформируя микроклимат. Связь с хозяином эктопаразита может быть постоянной или временной. Одна из основных жизненно важных экологических задач для постоянных или длительно связанных эктопаразитов с хозяином — удержаться на теле хозяина. Типичные эктопаразиты в связи с этим обычно характеризуются наличием мощных органов прикрепления — присосок, крючьев, коготков и т. д., которые независимыми путями развиваются у самых разных по происхождению видов.

Отношения между паразитом и хозяином в растительном и животном мире на популяционном и видовом уровнях определенным образом уравновешены. Очевидно, паразит не может размножаться до такой степени, чтобы привести к вымиранию популяции хозяина и лишить себя «кормовой базы». Регулятором равновесия служит относительно медленное воздействие на хозяина некоторых паразитов, таких, как грибы, вызывающие ржавчину, головню, мучнистую росу на зерновых культурах, а иногда даже наблюдается некоторая биохимическая стимуляция роста хозяина со стороны паразита. Следовательно, паразиты, так же как и свободноживущие виды, имеют сложную систему приспособлений к своей среде обитания. Их строение и организация отражают специфику этой среды. Развиваются сходные типы приспособлений у представителей разных групп, ведущих паразитический образ жизни.

2.

Для своего развития растения нуждаются в определенном количестве биогенных веществ (соединений азота, фосфора, калия и др.), обычно поглощаемых из почвы. В естественных экосистемах биогены, ассимилированные растительностью, возвращаются в почву в результате процессов деструкции в круговороте вещества: разложения плодов, растительного распада, отмерших побегов, корней и пр. Некоторое количество соединений азота фиксируется бактериями из атмосферы. Часть биогенов привносится с осадками. На отрицательной стороне баланса находятся инфильтрация и поверхностный сток растворимых соединений биогенов, их вынос с почвенными частицами в процессе эрозии почвы, а также преобразование соединений азота в газообразную фазу с уходом ее в атмосферу.

Сельское хозяйство нарушает естественный, практически замкнутый баланс биогенов. Ежегодный урожай уносит часть биогенов, содержащихся в произведенном продукте. В агроэкосистемах скорость выноса питательных веществ на 1-3 порядка больше, чем в природных системах, причем чем выше урожай, тем относительно больше интенсивность выноса, следовательно первоначальный запас питательных веществ в почве может израсходоваться сравнительно быстро.

Отсюда следует необходимость применения удобрений для поддержания плодородия почвы и повышения урожаев, так как при интенсивном земледелии без удобрений плодородие почвы снижается уже на второй год. Обычно применяются азотные, фосфорные и калийные удобрения в различных формах и сочетаниях, в зависимости от местных условий. В то же время, применение удобрений маскирует деградацию почв, заменяя естественное плодородие на плодородие, базирующееся в основном на химических веществах.

Экологические последствия применения минеральных удобрений рассматривают с трех точек зрения:

- местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся;

- влияние на другие экосистемы, их звенья;

- влияние на качество продукции, здоровье людей

В почве происходят такие изменения, которые приводят к потере плодородия. Для нейтрализации этого приходится вносить в почву минеральные удобрения. Но многие из них содержат посторонние примеси. В частности, внесение удобрений может повышать радиоактивный фон, приводить к накоплению тяжелых металлов. Главный способ сократить эти последствия – умеренное и научно обоснованное их применение (лучшие дозы, наименьшее количество вредных примесей, чередование с удобрениями органическими и пр.). Влияние удобрений на атмосферный воздух, как и воду, связано в основном с азотными формами.

Потери азота из удобрений составляют от 10 до 50% от его внесения. Негативное влияние на воды и их обитателей оказывают хлорсодержащие удобрения. Фосфорные формы удобрений содержат в своем составе фтор, тяжелые металлы и радиоактивные элементы.

Минудобрения оказывают отрицательное воздействие как на растения, так и на качество продукции, а также на организмы, употребляющие ее.

При больших дозах азотных удобрений увеличивается риск заболеваний растений. Фосфор и калий, смягчают вредное воздействие азота. Но при высоких дозах и они вызывают легкие виды отравления растений. Хлорсодержащие удобрения (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно воздействуют на животных и человека через воду.

При удобрении почв нитратными удобрениями происходит их постепенный перенос в поверхностные водные объекты и подземные воды. Концентрация нитратов в воде, стекающей с полей, обычно находится между 1 и 10 мг/л, а с нераспаханных земель она на порядок меньше. По мере роста массы и продолжительности применения удобрений, все большее количество нитратов попадает в поверхностные и подземные воды, делая их непригодными для питья. Если уровень применения азотных удобрений не превышает 150 кг/га в год, то в природные воды попадает примерно 10% от объема применяемых удобрений. В особенности серьезна проблема загрязнения подземных вод после того, как нитраты попали в водоносный горизонт.

Использование минеральных удобрение вызывает сильные сдвиги в биогеохимических круговоротах.

Избыток азота может изменить кислотность почв, а также содержание в них органического вещества, что может привести к дальнейшему выщелачиванию питательных веществ из почвы и ухудшению качества природных вод. Образующаяся закись азота обладает парниковым эффектом и является одним из факторов разрушения озонового экрана в атмосфере, играющего защитную роль в предохранении живых существ на Земле от жесткого ультрафиолетового облучения.

Зависимость величины урожая от объема применяемых удобрений в целом похожа для любой культуры: растение заметно реагирует на первые порции применяемых удобрений, при последующих порциях прирост урожая становится меньше, а затем уже прироста практически нет (кривая зависимости в этой области стремится к асимптоте), а при дальнейшем увеличении нагрузки удобрениями может отмечаться и снижение урожая.