Изменение климата – одна из глобальных экологических проблем

Таким образом, экологические последствия для разных рек и озер на планете, получающих одинаковое количество кислотных осадков, не одинаковы. Так, Белгородская область богата месторождениями мела (карбоната кальция). В зоне меловой находятся водозаборные бассейны почти всех рек области (Северский Донец, Оскол, Ворскла, Нежеголь, Псел, Пена, Короча, Валуй и др.). На рис. 3. представлена геологиче

ская карта-схема Белгородской области, на которой отмечены меловые системы. Так как породы осадочного происхождения состоят из карбоната кальция, они обладают большой буферной емкостью и, следовательно, могут защищать белгородские реки и пруды от кислотных осадков. Иными словами, возможные кислотные осадки не должны вызывать сильного снижения рН воды этих рек, а потому отрицательные экологические последствия для данных водных экосистем будут незначительными. Продолжая разговор о кислотных осадках, следует заметить, что действие их не ограничивается гибелью непосредственных обитателей водоемов, а сказывается и на других животных, являющихся следующими звеньями пищевой цепи. Гибель рыбы и других водных обитателей вызывает уменьшение численности животных, пищевые цепи которых начинаются в водных экосистемах. По мере сокращения численности рыбы будет уменьшаться и численность питающихся рыбой птиц и животных, таких как белоголовый орлан, гагара, скопа, а также норка и выдра. Например, в горах Адирондак (север США), где в озерах уже не осталось рыбы, практически исчезли гагары и другая водоплавающая дичь; резко сократились популяции птиц, питающихся насекомыми, личинки которых развиваются в воде; уменьшилась численность енотов.

Численность лягушек, жаб и тритонов также сокращается по причине тех же кислотных осадков, так как многие из этих видов размножаются во временных водоемах, возникающих в период весенних дождей, т. е. образованных только дождевой водой, кислотность которой выше, чем у вод естественных (природных) водоемов.

Почва и растения. Не только водные экосистемы чувствительны к кислотным дождям. Почвенные и наземные экосистемы, в частности растения, также страдают от их воздействия.

Как и водоемы, почвы по-разному реагируют на кислотные осадки. Почвы, возникшие на осадочных породах, например карбонатных минералах, и почвы, богатые органическими веществами (гумусом), способны нейтрализовать кислотные дожди. К таким можно отнести почвы Центрального Черноземья, в частности почвы Белгородской области, где чернозем занимает около 77% площади земельных угодий. Основными свойствами черноземов являются богатство гумусом и элементами питания (N, Р, К и др.) растений, отсутствие в почве легкорастворимых солей и наличие в профиле карбонатов, а также благоприятные физические свойства.

Почвы, образованные на гранитах и гнейсах, практически не растворимых в воде, очень чувствительны к кислотным осадкам и легко становятся закисленными. Например, 70—80% земель в восточной части США имеют почвы, чувствительные к закислению. Из таких почв кислотные дожди легко выщелачивают небольшое количество минеральных питательных веществ, тем самым уменьшая их плодородие и как результат отрицательно воздействуя на растения.

Рассмотрим подробнее три основных пути воздействия кислотных осадков на растения.

1. Непосредственное воздействие {прямой контакт) с растением. Кислоты нарушают поверхность растений, в частности защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для вредных насекомых, грибов и других патогенных организмов. Через такие поврежденные листья испаряется больше влаги, что может вызвать нарушение жизнедеятельности растений, особенно во время засухи. Кислотные осадки, стекая по растениям, вымывают из листьев биогенные элементы, особенно если поверхность листьев повреждена. Специальные лабораторные опыты показали, что иголки у сосны достигали лишь половины нормальной длины, а урожай помидоров заметно снижался, когда их поливали водой, кислотность которой соответствовала рН кислотного дождя (4,5).

2. Вытеснение ионов биогенных элементов из почвы (выщелачивание биогенов). Кислотные осадки вымывают ионы биогенных элементов из почвы. Частички гумуса и глины обычно заряжены отрицательно и удерживают такие положительные биогенные ионы, как К+, NH4+, Ca2+. При просачивании через почву нейтрального водного раствора эти ионы удерживаются частицами почвы и не вымываются. Однако при поступлении в почву кислотного дождя биогенные ионы вытесняются ионами Н+. Кроме того, при низких значениях рН понижается активность азотфиксаторов, что еще больше приводит к уменьшению содержания биогенов.

Дефицит биогенов, возникающий в результате вымывания их из листьев и вытеснения из почвы, вызывает замедление роста растений, снижает их сопротивляемость болезням и вредителям.

3. Перевод токсичных металлов из нерастворимых соединений в растворимые (мобилизация алюминия и других элементов). При рассмотрении водных экосистем было отмечено, что алюминий и тяжелые металлы под действием кислот, содержащихся в атмосферных осадках, переходят из нерастворимых форм в растворимые. Алюминий широко распространен в земной коре, присутствует в значительных количествах во многих горных породах и почвенных минералах. Из кристаллов кварца (SiO2), полевого шпата и слюды состоят горные породы граниты и гнейсы. Алюминий входит в состав всех глинистых почв. Основу различных глин составляет каолин А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О. При повышении кислотности происходит растворение соединений алюминия, переход алюминия в раствор. Этот процесс называется мобилизацией алюминия. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы, они разрушают корневые волоски, которые в конечном итоге отмирают. При повреждении волосков нарушается процесс питания растений. Особенно опасен алюминий при невысоком соотношении в почве Са : AI (т. е. при малом содержании кальция). Например, в Белгородской области есть месторождения глины, так что не исключается образование растворимых соединений алюминия при повышении кислотности почвы. Однако присутствие значительного количества карбоната кальция в белгородских почвах должно снижать эффект воздействия токсичного алюминия.

Тяжелые металлы, например свинец и ртуть, тоже могут переходить в растворимые соединения при подкислении среды. Кроме того, тяжелые металлы и повышенная кислотность обладают синергическим действием на растения, т. е. действие одного из этих двух факторов усиливается действием другого.

С повышением кислотности почвы и образованием растворимых форм токсичных металлов активность микроорганизмов резко снижается. В почве содержатся различные микроорганизмы: бактерии, грибы, вирусы и др. Большинство из них перерабатывает лесную подстилку, улучшает структуру почвы, переводит органические соединения в усвояемые формы. Снижение активности микроорганизмов приводит к ухудшению качества почвы, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности растений.

В результате действия даже одного из названных факторов происходит деградация или гибель дикорастущих растений, снижается продуктивность сельскохозяйственных растений. В первую очередь погибают некоторые лишайники, которые считаются «индикаторами» чистого воздуха. Кислотные осадки влияют также на кустарниковую и древесную растительность. Они вызывают массовые заболевания лесов, особенно хвойных, составляющих основную часть лесных площадей России, Европы и Северной Америки. Кислотные дожди омертвляют леса. Леса высыхают, развивается суховершинность деревьев на больших площадях. Чаще всего страдают ель, сосна, пихта, потому что смена хвои происходит реже, чем смена листьев, и хвоя накапливает больше веществ-загрязнителей за один и тот же период времени.

 Скачать реферат