Методы оценки биоразнообразия - презентация онлайн

Методы оценки биоразнообразия - презентация онлайн

2 КУРС . ДИСЦИПЛИНА "МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ"

Измерение и оценка биологического разнообразия

Наиболее часто, говоря о биоразнообразии, имеют в виду число видов живых организмов, населяющих планету. Количество видов, по разным оценкам, колеблется от 5 до 80 млн., но таксономическая принадлежность в соответствии с современной классификацией установлена примерно для 2 млн.: 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных. Наиболее многочисленный класс (до 750 тыс. видов) представляют насекомые, около 30 тыс. паукообразных, примерно 8 600 видов птиц, около 6 000 видов млекопитающих, почти 5 500 видов пресмыкающихся и т.д. Однако общее число видов насекомых в тропиках не описано до сих пор, и их возможное количество может превзойти величину в 5-10 млн. (Гиляров, 1990), явно недостаточно разработана и классификация микроорганизмов. Видовое разнообразие наземных животных почти в 5 раз больше, чем у обитателей вод. Анализируя видовой состав любой территории, мы сталкиваемся с определением биоценоза – совокупности популяций биологических видов, принимающих участие в формировании и функционировании данной экосистемы. Видовое разнообразие биоценоза в каждый момент времени определяется числом видов – т.н. видовой насыщенностью, которая измеряется суммой входящих в него популяций и их количественными характеристиками (общей численностью, плотностью расселения на данной территории и т.д.). Обычно биоценозы, бедные видами, - такие, в которых содержатся десятки и сотни видов растений и животных; в богатых же счёт идёт на несколько тысяч и более видов. Богатство или бедность видового состава определяется либо абсолютным, либо относительным числом видов и зависят от возраста сообщества: молодые, только складывающиеся и начинающие развиваться сообщества, гораздо беднее по видовому составу по сравнению со зрелыми или климаксными сообществами. 

Видовое разнообразие биоценозов взаимосвязано с разнообразием сред обитания: чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящие для себя экологические условия, тем больше видов в нём поселится. По Р. Уиттекеру (1980), видовое разнообразие внутри местообитания или внутри сообщества называют ά-разнообразием (альфа), для разграничения отличий между местообитаниями – β- (бетта) разнообразием; между ландшафтами, образованными более, чем одним типом естественных сообществ и при охвате площадей от 1 тыс. до 1 млн. га – γ (гамма) – разнообразием. Кроме того, Δ (дельта)- разнообразием наз. видовое разнообразие по большим климатическим и физико-географическим градиентам, а ε (эпсилон)-разнообразием – разнообразие биомов или географических регионов, включающих различные ландшафты. Это сделано для того, чтобы разнообразие биотопов или сообществ не путать с разнообразием ландшафтов или регионов, которые содержат совокупность разных местообитаний. Сам Р. Уиттекер различал две основные формы биоразнообразия: инвентаризационное, включая в него альфа- и гамма-разнообразие, отражающие внутренние характеристики экосистем, и дифференцирующее, состоящее из бета- и дельта-, - для оценки разнообразия между экосистемами.

Б.А. Юрцев (1992) разделяет биоразнообразие таксономическое (т.е. по степени родства) и типологическое – по категориям, не связанным с родством, т.е. по структурным, функциональным, географическим, экологическим признакам. У того же автора отмечено разделение на структурное и биохорологическое разнообразие, связанные с территориальным распределением живых организмов (Лебедева, Криволуцкий, 2002). Наконец, Ю. Одум (1986) называет структурным разнообразием зональность, стратификацию, пятнистое распределение и другие проявления территориальной дифференциации.

Показателями для количественной оценки видового разнообразия обычно служит соотношение между отдельными видами (выделяют доминантные или второстепенные виды), значения их численности, биомассы, продуктивности; отношение числа видов к единице площади или объёма. Часто при анализе биоразнообразия используют и различные расчётные индексы (см. тему 5). Для оценки роли отдельного вида в структуре биоценоза используют показатели, основанные на прямом количественном учёте:

а) обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объёма занимаемого пространства, к примеру, число птиц, гнездящихся на 1 км² степного участка или количество бентосных организмов на 1 м² дна водоёма. Из этого примера видно, что для расчёта обилия вида иногда используют не число особей, а их биомассу. Обилие вида изменяется во времени (вызывается сезонными, годичными и случайными колебаниями численности) и в пространстве (например, при «пятнистом» распределении). Иногда для оценки обилия вида используют балльную систему (Степановских, 1999): 0 – отсутствие вида; 1 – встречается редко и рассеянно; 2 – нередко; 3 – обильно и часто; 4 – очень обильно.

б) степень доминирования – отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей в рассматриваемой экологической группировке (обычно выражается в процентах).

в) частота встречаемости характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе и рассчитывается как отношение числа проб или учётных площадок, где встретился вид, к общему числу проб или площадок.

г) постоянство вида – отношение числа выборок, содержащих изучаемый вид к общему числу взятых выборок (в процентах). При этом постоянные виды для данного биоценоза встречаются более чем в 50% выборок, добавочные – в 25-50% выборок, случайные – менее чем в 25% выборок.

В состав биоценозов, кроме относительно небольшого числа видов-доминантов, как правило, входит значительное количество малочисленных и редких форм. Со снижением числа видов обилие отдельных форм резко повышается, наиболее конкурентоспособные виды получают возможность беспрепятственно размножаться. Чем специфичнее условия среды, тем беднее видовое разнообразие сообществ и выше численность отдельных форм.

Но в биоценоз включаются не только те виды, которые постоянно присутствуют в данном местообитании, но и те, которые проводят в нём часть своего жизненного цикла и оказывают определённое влияние на него: примерами могут служить гусеницы и бабочки, головастики и лягушки, личинки насекомых в водоёмах и т.д. Поэтому видовая принадлежность не всегда может служить лучшей экологической единицей для оценки разнообразия: жизненные формы одного и того же вида часто занимают различные экологические ниши и местообитания и также вносят определённый вклад в разнообразие экосистем.

К тому же определение видового богатства и количественного состава биоценозов, как правило, требуют участия многих специалистов (ботаников, зоологов, энтомологов и др.), поэтому иногда видовое разнообразие оценивают:

- по отдельным таксономическим группам (по семействам растений, насекомых, птиц, млекопитающих);

- по трофическим группам (фотосинтезирующим растениям, растительноядным видам, хищникам и т.д.);

- по пространственным группам (число видов по ярусам леса, распределение бентоса по поверхности дна и в слое грунта и т.д.);

- по размерным группам (микро-, мезо- и макрофауна почв или илов), и т.д.

Сложность подобной полномасштабной оценки можно показать на следующем примере. В тропическом лесу на 1 гектаре леса может расти до 150 видов деревьев, на каждом из которых могут обитать специфические насекомые-фитофаги и насекомые-хищники и др. Чтобы выявить все виды организмов в экосистеме тропического леса исследователю необходимо проанализировать пробу размером … во всю изучаемую территорию с площадью во много тысяч квадратных километров – общеизвестно, что с увеличением площади обследования число обнаруживаемых видов возрастает. Н.Ф. Реймерс (1994) приводит пример, что для детального изучения трофических связей в экосистеме широколиственного леса только на участке в 1 га потребуется работа 40 грамотных специалистов в течение 5 лет. Биоценозы различных экосистем могут сильно различаться как по общему видовому разнообразию, так и по числу видов в отдельных группировках. Для различных климато-географических зон прослеживается тенденция к росту видового богатства от полюсов к экватору (правило А. Уоллеса). К наиболее бедным по числу видов относят биоценозы арктических и антарктических пустынь, тундры, аридных экосистем на засоленных почвах и др., где число обнаруживаемых видов животных и растений измеряется единицами. Напротив, в наземных и водных экосистемах тропического пояса общее количество видов может исчисляться десятками тысяч.  

Видовое разнообразие водных экосистем имеет специфические особенности, связанные прежде всего с физико-химическими свойствами среды обитания, глубинами, прозрачностью и освещённостью и др., но сильнее всего оно зависит от фактора солёности: в пресных водах не встречаются многие классы беспозвоночных животных (радиолярии, сифонофоры, коралловые полипы, иглокожие и др.). Солёность рассматривается как глобальный фактор, ответственный как за устойчивость пространственной структуры, так и за БРО (Фёдоров, Гильманов, 1980). Границей, разделяющей морскую и пресноводную фауну, считается зона в 5-8 ‰, и в этом диапазоне наблюдается минимум видов. Концентрация солей в воде 5‰ разделяет животных с разной осморегуляторной способностью: указанный диапазон оказывается минимальной солёностью внешней среды для пойкилоосмотических организмов (к ним относятся морские беспозвоночные) и в то же время минимальным уровнем солей во внутренней среде для гиперосмотических организмов (практически всех водных позвоночных и пресноводных беспозвоночных). Такое явление может быть обусловлено тем, что соленость в зоне 5‰ поддерживает конформационную структуру биополимеров и тем самым обеспечивает нормальное функционирование живых клеток. 

С расширением биоразнообразия в экосистемах может быть связан закон максимального использования энергии Г. и Ю.Одумов: в соперничестве с другими системами выживает и сохраняется та их них, которая наилучшим образом использует поступающую энергию – то есть преимущество имеют системы с максимальным КПД и минимумом рассеиваемой энергии. 

С этой целью любая система:

- создаёт хранилища энергии с оптимальным режимом её использования, т.е. вариантами накопления и извлечения. В живых организмах подобные функции выполняют крахмал у растений, гликоген у беспозвоночных, АТФ у высших животных и человека;

- затрачивает накопленную энергию на обеспечение поступления новых порций энергии;

- создаёт механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и способность адаптации к изменяющимся условиям;

- налаживает с другими системами обмен, необходимый для обеспечения потребностей в энергии других типов.

По Э. Мэгарран (1992), существуют по меньшей мере два основных направления, две области применения количественных характеристик БРО:

1) во всех природоохранных мероприятиях и оценках принимается в качестве аксиомы, что богатые видами биотические сообщества всегда предпочтительнее обеднённых – многочисленные факты указывают на тесную, но далеко не однозначную связь видовой структуры с биомассой, продуктивностью, стабильностью и устойчивостью экосистем (Бигон и др., 1989).

2) мониторинг окружающей среды, основанный на методах биоиндикации, исходит из корреляции уровня загрязнения со снижением БРО или изменением характера распределения видовых сообществ в пространстве.

В обеих случаях биоразнообразие характеризует степень благополучия экосистем. Но при экологическом мониторинге используют множество индексов и моделей распределения видового обилия, а в природоохранной деятельности практически всё внимание уделяется видовому богатства. Обычными сферами применения разных количественных характеристик биоразнообразия являются:

а) изучение разнообразия местообитаний и распределения экологических ниш, т.е. разнообразия ресурсов, используемых отдельным организмом или видом. Подобно видовому разнообразию, эти формы можно измерять с помощью простых индексов видового богатства;

б) изучение степени изменения видового состава между участками, сообществами или вдоль средовых градиентов, что описывается при помощи характеристик сходства и различия.

Идея введения различных индексов (“species diversity”) – охарактеризовать и смоделировать многокомпонентную структуру сообществ, с тем, чтобы наиболее полно сравнивать их между собой (Терещенко и др., 1994). Индексы, предлагаемые для оценки биоразнообразия, должны отвечать определённым требованиям:

1. Небольшие изменения обилия массовых видов, появление и исчезновение редких видов не должны влиять на величину индекса.

2. Показатель БРО не должен зависеть от параметров, дифференцированно характеризующих разные виды, т.е. индекс должен относиться ко всем видам равноценно.

3. Индекс должен иметь экологическую интерпретацию и обладать приемлемыми статистическими свойствами, т.е. простотой в понимании и расчётах.

4. Вклад отдельных видов в величину индекса должен быть пропорционален их обилию.

Среди общего числа видов, образующих какой-либо трофический уровень или сообщество, некоторые могут преобладать по численности, биомассе, продуктивности – их называют доминирующими, и, напротив, виды с минимальными показателями являются редкими. Возможен случай, когда доминантные виды отсутствуют, и целый ряд видов обладает определённым обилием и достаточно равномерным распределением по тем же значимым признакам (численности и др.) – тогда говорят о «выравненности» (равномерном распределении) видов в структуре сообщества. На показателях доминирования или выравненности чаще всего основан расчёт тех или иных индексов.

Под видовым богатством обычно понимается либо общее число видов, либо отношение числа видов к общему числу особей, площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах). Выравненность же демонстрирует относительное распределение особей. Так, две биологических системы, состоящие из 100 особей, принадлежащим к 10 видам (т.е. одинаковое видовое богатство), могут иметь различное распределение: в случае, если 91 особь принадлежит к одному виду, а остальные 9 – к девяти различным видам, то говорят о максимальном доминировании и минимальной выравненности; если каждый из 10 видов представлен десятком особей, то это соответствует максимуму выравненности и отсутствию доминирования.

Для количественной оценки видового (альфа) разнообразия обычно используют два подхода:

1) построение кривых относительного обилия или доминирования-разнообразия;

2) расчёт индексов, представляющих различные математические выражения. По В.В. Снакину (2000), индексы видового разнообразия – это соотношения между числом видов и каким-либо показателем, имеющим значимость для сообщества и экосистемы – численностью, биомассой, продуктивностью и др.

Известно, что число обитающих видов в целом возрастает с расширением территории (правило Жаккара, см. тему 6), на видовое богатство влияет разнообразие местообитаний и время эволюции экосистем, в течение которого происходит заполнение и специализация экологических ниш. Как показано в теме 1, видовое богатство в целом растёт при продвижении от высоких широт к экватору; оно всегда выше на орошаемых землях по сравнению с богарными и снижается в сообществах, подверженных стрессовым воздействиям и в стареющих экосистемах при относительно стабильных условиях обитания. В северных широтах и в тропических областях с чередованием дождливых и сухих сезонов обычно существование немногих доминантных видов с высокой численностью и редких видов с малым числом особей.

Количественные характеристики видового разнообразия можно условно разделить на три основные категории:

1) индексы видового богатства, отражающие число видов в определённой выборке и их распределение. Если сообщество ограничено во времени и пространстве, а составляющие его виды определены и подсчитаны, то видовое богатство характеризует БРО лучше всего. Но когда речь идет не о сообществе в целом, а какой-то его части (выборке), то необходимо указывать не только общую численность видов, но и их отношение к общему числу особей, к определённой биомассе, к определённой плотности вида и т.д.

2) модели видового обилия, которые описывают распределение обилия видов от ситуаций с высокой выравненностью до тех случаев, когда численность в пространстве сильно колеблется (например, при равномерном или пятнистом распределении особей в сообществе). В этом случае разнообразие сообщества может быть лучше всего описано моделью, которая основана на реальном распределении;

3) индексы, основанные на относительном обилии видов – в них объединяются показатели видового богатства и выровненность. Именно к таким относят широко распространённые индексы Шеннона, Симпсона и др.

Видовое богатство и выравненность обилий видов относят к оценке альфа-разнообразия. Видовое богатство отражает разнообразие ограниченного во времени и пространстве сообщества: число составляющих видов и и их плотность.

К первой категории можно отнести следующие индексы:

а) индекс Глизона – отношение общего числа видов S к натуральному логарифму общего числа особей N.

 

 ( 5.1.)

 

б) индекс видового богатства Симпсона – отношение общего числа видов S к числу особей какого-то одного вида n; иногда выражается как S / 100 особей или S / 1000 особей:

 (5.2.)

в) индекс встречаемости – отношение числа проб, в которых обнаружены особи исследуемого вида к общему числу проанализированных проб;

Кроме того, Э.Мэгарран (1992) приводит ещё несколько вариантов индексов:

г) индекс видового богатства Маргалеффа:

 D _Mg =  (5.3.)

 

д) индекс видового богатства Менхиника:

D _Mn  (5.4.)

В обеих этих индексах S – число выявленных видов, а N – общее число особей всех видов.

Ко второй категории относят расчёт и соответствующее графическое построение так называемого лог-распределения, требующего достаточно сложного математического аппарата.

Индексы, основанные на относительном обилии видов (третья категория индексов), учитывают одновременно и выравненность, и видовое богатство. Сюда относят информационно-статистические индексы и индексы доминирования.

а) индекс доминирования – доля (в %), которую составляет обилие исследуемого вида по отношению к суммарному обилию всех сравниваемых между собой видов в изучаемом материале.

б) индекс Шеннона-Уивера Н = - S · p_i · ln p_i , где i = 1,2,3 … S (то есть количество видов), а p_i - относительное обилие i-го вида; иногда встречается в виде формулы:

Индекс Шеннона (формула 5):

 , (5)

 где р_i —доля особей i-го вида (р_i=n_i/N).

 (5.5.)

в) индекс Бриллуэна:

 

(5.6.)

 

а его выравненность Е по формуле: Е = НВ / НВ _max (5.7.)

г) индекс доминирования по Симпсону имеет формулу

 

С =  или С =  ( 5.8. ),

а индекс разнообразия

D_S =  , или D_S =  , или D_S =  (5.9.),

где р_i – доля особей одного вида.

И индекс разнообразия по Симпсону, и индекс Шеннона принимают максимальное значение при равенстве долей всех видов в сообществе, т.е. при максимальной выравненности. Если же доля какого-то одного вида (в случае доминирования) стремится к 1, а всех остальных к нулю, то оба показателя также стремятся к нулю. С увеличением числа видов S в сообществе максимальные значения обеих показателей, в особенности индекса Н, увеличиваются. В то же время считается, что индекс Симпсона обычно придаёт большее значение постоянно встречающимся, обычным видам, а индекс Шеннона увеличивает значимость редких видов. Поэтому для получения характеристик, не зависящих от числа видов, прибегают к нормированию путём деления на максимальное значение того или иного показателя.

Тогда показатель выровненности Е может быть рассчитан как

 

Е (p₁,…….p_s) =   ( 5.13. ),

 

принимающий значения от 0 до 1.

Существует и другой индекс выровненности, предложенный Пиелу:

L =  ( 5.14. ) ,

где  – индекс Шеннона, а S – число видов.

Отметим ещё несколько показателей, встречающихся гораздо реже, но используемых для характеристики определённых ситуаций в сообществах и экосистемах.

Так, В.Г. Терещенко и сотр. (1994) приводят ещё три показателя биоразнообразия. Вероятность межвидовых встреч PIE рассчитывается по формуле:

PIE =  ( 5.15. );

 

Индекс Животовского Sg =  ( 5.16. );

 

Индекс Шелдона SH = exp (H) ( 5.17. ).

 

Индекс d Бергера-Паркера отражает относительную значимость самого обильного вида, степень его доминирования:

 

d =  ( 5.18. ),

 

причём его часто используют в форме обратной величины 1 / d , тогда увеличение индекса соответствует увеличению разнообразия и снижению степени доминирования одного вида.

Часто для анализа видового разнообразия используются графические методы: от простого графика зависимости между количеством особей (по оси Х) и количеством видов (по оси У) до более сложных – логарифмического или модели «разломанного стержня».

При анализе бета-разнообразия существуют два основных пути:

а) оценка изменений видового разнообразия вдоль средовых градиентов;

б)сравнение видового состава различных сообществ.

Чем меньше общих видов в соседних сообществах или в разных точках градиента, тем выше бета-разнообразие. Чтобы отличить показатели бета-разнообразия от индексов, описывающих альфа-разнообразие, их назвали мерами (Лебедева, Криволуцкий, 2002). К ним относят меры Уиттекера, Коуди, Ратледжа, Уилсона-Шмиды; лучшей признана мера Уиттекера:

 

Для измерения бета-разнообразия можно рассчитать коэффициенты сходства или общности между двумя сообществами. Чаще всего в биогеоценологических, биогеографических и фаунистических исследованиях используют:

а) коэффициент флористического сходства I j (индекс Жаккара)

 

I j =  или I j = А / (А+В+С) ( 5.20.)

 

б) коэффициент Серенсена – Чекановского

I _Cs = 2 А / (А+В) + (А+С) (5.21.).

В обеих этих формулах А – число общих видов для двух сообществ, В – число видов, встречающихся только на втором участке, а С – число видов, имеющихся только на первом участке. Эти коэффициенты равны 1 при полном совпадении видов на двух участках либо в двух сообществах, и нулю при абсолютной несхожести, отсутствии хотя бы одного общего вида.

Гамма-разнообразие как обшее разнообразие видов в ландшафте или его части, формируется в результате взаимодействия альфа- и бетаразнообразия и оценивается по общему числу видов на данной территории, но при обязательном учёте пространственной структуры видового разнообразия - с указанием различных жизненных форм, экологических и экоценотических групп (Чернов, 1991). Пространственные характеристики гамма-разнообразия наиболее корректно выявляются по аэрокосмическим снимкам и измерениям, проводимым на их основе.

Основной вопрос для эколога – о применимости того или иного индекса для характеристики экосистем. По В.Д.Фёдорову и Т.Г.Гильманову (1980) наиболее часто встречаются расчёты показателей разнообразия D_S и доминирования С по Симпсону, индекса Шеннона Н и показателя выровненности («эквитабильности») Е. Ю.Одум (1975) провёл анализ связей видового богатства и количественного состава биоценозов более чем 150 различных экосистем, включая водные и наземные, естественные и с разной степенью хозяйственного использования (окультуренности), при помощи индекса разнообразия Симпсона. В группу с низким биотическим разнообразием (значение D от 0,05 до 0,2) попали:

1) экосистемы, находящиеся в состоянии стресса под действием внешних сил, притока веществ или энергии. Сюда попали деградирующие экосистемы, загрязнённые реки и заливы, агроэкосистемы и лесные плантации, активно регулируемые человеком;

2) экосистемы, постоянно получающие естественным или искусственным путём полезные вещества – например, эстуарии или прибрежные марши.

Группы с высоким разнообразием (значение D в пределах 0,7 – 0,85) образованы мноми естественными экосистемами, не получающими извне энергию и биогенные элементы и живущими только за счёт энергии солнечного излучения (тип I энергетической классификации экосистем). К таким экосистемам относятся многие степи, леса на водоразделах и озера, получающие сток с водосборов, бедных питательными веществами. В эту же группу попали многие биоценозы, существующие при стабильных условиях среды – во влажных тропиках или на дне океанов.

Ю.Одум (1975) пришёл к оригинальному заключению, что видовое богатство и разнообразие биоценозов возникают как следствие адаптации к силе и качеству приходящего к экосистемам энергетического потока. Вероятно, существует некий оптимум разнообразия, определяемый эффективностью использования энергии экосистемой. Низкое видовое разнообразие формируется в случае, если легкодоступная энергия сочетается с поступлением биогенных элементов в количествах, превышающих потребности организмов. Такие экосистемы могут быть достаточно устойчивыми и способны противостоять внешним воздействиям при относительно постоянном притоке вещества в течение продолжительного времени (например, в зоне приливов). В таких условиях низкое разнообразие ( D = 0,1-0,2) является оптимальным и энергетически оправданным. В условиях ограниченного количества поступающей энергии более выгодным для поддержания устойчивости экосистемы является высокий уровень разнообразия (D = 0,7-0,8). При этом достигается определённая надёжность использования дефицитного источника энергии из-за наличия многих альтернативных путей её трансформации при экологическом дублировании видов.

Другой пример того же автора (Одум, 1986) демонстрирует возможность использования кривых доминирования-разнообразия и индексов разнообразия (по Шеннону) для оценки воздействия сброса сточных вод на бентос трёх небольших параллельных речек: одна из них протекает через густонаселённый пригород, и в неё сбрасывается большое количество поллютантов; вторая расположена дальше от города и в неё попадает умеренное количество стоков; третья протекает через сельскую местность при минимальном загрязнении. 

 

примерные вопросы к экзамену

1. История становления и развития дисциплины. Структура современной экологии: биоэкология, экология человека, геоэкология, прикладная экология.
2. Проблема взаимодействия человека с окружающей средой. Географический, экологический и геоэкологический подходы при изучении природных систем.
3.  Соотношение понятий геоэкологического содержания. Понятие геосфер Земли. Понятие «геологическая среда» и ее составляющие части.
4. Учение Томаса Р. Мальтуса и его основные положения. Положительные и отрицательные моменты учения Мальтуса.
5. Народонаселение как важнейший геоэкологический фактор. Ситуация демографической ловушки. Коэффициент фертильности.
6. Понятие природных ресурсов и ее основные виды.
7. Понятие экологического кризиса и причины ее возникновения.
8. Этапы взаимодействия человека и природы в истории человеческого общества.
9. Группа концепций, отражающие взаимодействие человека, природы и общества: природоохранная, технократического оптимизма, экологического алармизма, концепция паритета между природой и обществом.
10. Общее представление и понятие космической радиации, магнитосферы, ионосферы и озонового слоя. Возникновение и течение космогеологических процессов. Факторы опасности исходящие из космоса.
11.Основные загрязнители атмосферы. Аэрозоли. Смог, ее виды. Асидификация, кислотные дожди.
12.Понятие «парниковый эффект», ее особенность. Причины нарушения озонового слоя и возникновения озоновых дыр. Биологические последствия возникновения озоновых дыр. Гипотезы о происхождении озоновых дыр.
13. Основные направления защиты приземной атмосферы от загрязнения. Понятия ПДК, ПДВ. Этносферная роль атмосферы.
14. Понятие о гидросфере, ее экологические функции. Глобальный круговорот воды (гидрологический цикл).
15. Соленость, температурный режим, течения и волновые движения Мирового океана. Рельеф дна океанов. Биопродуктивность, биоресурсы, минеральные ресурсы Мирового океана. Понятия апвеллинг. Образ жизни, обеспечение условий существования и эволюции гидробионтов.
16. Экологические функции Мирового океана: геологические, ресурсные и антропосферные. Геологическая роль природных процессов и экологические последствия Мирового океана.
17. Примеры глобальных и региональных экологических последствий в Мировом океане в результате деятельности человека.
18.  Гидросфера суши: реки, озера, болота, ледники, снежный покров, подземные воды, водохранилища. Стихийные процессы связанные с гидросферой суши: формирование овражно-балочной сети, изменение русел рек и речная эрозия, наводнения, лимноабразия, заболачивание (ее отрицательные и положительные стороны), ледники, лавины, сели.
19. Антропогенное воздействие на гидросферу суши: истощение запасов поверхностных и подземных вод, изменение качества воды и уровня подземных вод, термическое загрязнение, изменение режима рек и обмеление, сейсмическая активность искусственных водоемов, истощение биопродуктивности.
20. Виды загрязнений и изменений качества вод гидросферы суши: механическое, химическое, биологическое, физическое, радиоактивное загрязнения. Понятие процессов асидификации и эвтрофикации. Недостаток воды и понятия ПДК, ПДС, БПК в управлении водными ресурсами.

21. История становления и развития дисциплины. Введение. Объект и предмет геоэкологии. Понятийная и терминологическая база геоэкологии.

22. Проблема взаимодействия человека с окружающей средой. Структура современной экологии: биоэкология, экология человека, геоэкология, прикладная экология.
23. Географический, экологический и геоэкологический подходы при изучении природных систем.
24. Соотношение понятий геоэкологического содержания. Понятие геосфер Земли. Понятие «геологическая среда» и ее составляющие части.
25.  Учение Томаса Р. Мальтуса и его основные положения. Положительные и отрицательные моменты учения Мальтуса.
26.  Ситуация демографической ловушки. Коэффициент фертильности. Понятие природных ресурсов и ее основные виды. Народонаселение как важнейший геоэкологический фактор.
27. Этапы взаимодействия человека и природы в истории человеческого общества.
28.  Понятие экологического кризиса и причины ее возникновения.
29. Группа концепций, отражающие взаимодействие человека, природы и общества: природоохранная, технократического оптимизма, экологического алармизма, концепция паритета между природой и обществом.
30.  Общее представление и понятие космической радиации, магнитосферы, ионосферы и озонового слоя. Понятие галактического года и струйных потоков.
31.  Возникновение и течение космогеологических процессов. Понятие астроблем и импактит. Признаки космогенных структур, сценарии их образования и реальность космических катастроф. Факторы опасности исходящие из космоса.
32. Строение атмосферы, понятие страто- и тропопаузы. Тепловой баланс атмосферы. Кислородный цикл С. Чемпена. Возникновение атмосферы и пути ее эволюции. Понятия «точка Юри» и «точка Пастера».
33.Роль атмосферы в жизнедеятельности органического мира и в развитии природных процессов. Характеристика и роль атмосферных процессов.
34. Основные загрязнители атмосферы. Причины нарушения озонового слоя и возникновения озоновых дыр.
35.Биологические последствия возникновения озоновых дыр. Гипотезы о происхождении озоновых дыр. Изменения ландшафтов суши, в области мирового океана, водных ресурсов, сельского хозяйства.
36. Основные направления защиты приземной атмосферы от загрязнения. Этносферная роль атмосферы.
37. Общие сведения о гидросфере Земли. Основные особенности Мирового океана и ее экологические функции.
38. Геологические воздействия и экологические последствия природных процессов в мировом океане.
39.Глобальные и региональные экологические последствия в Мировом океане в результате антропогенной деятельности.
40. Общая характеристика, геологическая роль и неблагоприятные экологические процессы, обусловленные гидросферой суши.
41.Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши. Особенности загрязнения и изменения качества вод гидросферы суши.
42.Процессы асидификации и эвтрофикации. Дефицит воды и управление водными ресурсами.
43. Строение Земли. Понятие о геологической среде. Экологические и ресурсные функции литосферы.
44. Неблагоприятные геодинамические процессы. Особенности геофизических и геохимических аномалий.
45. Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду.
46. Основные особенности биосферы, ее строение и развитие. Экологические функции живого вещества.
47.Биологическое разнообразие и биоиндикация. Круговороты веществ в биосфере. Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие.
48. Возникновение и развитие геоэкологических исследований.
49. Методы геоэкологических исследований. Геоэкологическое картирование.
50. Основные принципы среднемасштабного геоэкологического исследования и картирования

7 мая.лекция на тему: Экологические нарушения на территории России. Выбросы парниковых газов в России. Особенности глобального потепления на территории России и состояние озонового экрана

Экологические нарушения на территории России

Значительные пространства территории России с ненарушенными или со слабонарушенными экосистемами, сохранившиеся до настоящего времени, являются не столько результатом правильного и экологически ориентированного хозяйствования, сколько связаны с огромными неосвоенными территориями России. Именно сохранность территорий с ненарушенными экосистемами способна сыграть положительную роль в глобальном экологическом балансе и способствовать выводу мировой системы из глобального кризиса. Вместе с тем эта роль была бы более весомой, если бы не разрушение естественных экосистем на таких огромных площадях, которые произошли на территории бывшего Советского Союза, когда функционировала централизо­ванно управляемая экономика.

Экономика СССР хотя и обеспечила максимальную сохранность естественных экосистем, но не добилась более рационального использования земельных, других возобновляемых ресурсов и полезных ископаемых. Индустриализация была ориентирована на создание главным образом военно-промышленного комплекса, и, таким образом, одностороннее развитие экономики наносил не восполняемый ущерб природным экосистемам. Это было связано не только с изъятием огромного количества специфического набора полезных ископаемых и особенностями их ускоренной переработки, но и с изъятием больших площадей земель, на которых проводились испытания новых систем вооружений, в том числе и ядерного. Последнее особенно сильно отразилось на экологической чистоте среды, так как в процессе создания ядерного оружия и его испытаний возникала угроза экосистемам из-за слишком высокого радиационного фона.

Индустриальная основа Советского Союза, созданная в 30-е годы XX в. тоталитарной системой, была связана с необходимостью создания надежного и мощного ядерного щита. Темпы использования инноваций в военной области существенно превышали инновации в другие отрасли промышленности. Поэтому, когда развитые западные страны после первого энергетического кризиса перешли к структурной перестройке экономики, осуществили быстрый переход от экстенсивного пути развития к интенсивному, Советский Союз стал быстро отставать по всем экономическим показателям, но продолжал жить реализациями планов создания грандиозных строек. Результатом такого подхода стали серьезные загрязнения окружающей среды. Но централизованно уп­равляемая экономика, несмотря на грандиозное потребление вещества и энергии, занималась проблемами охраны окружающей среды. Однако скорее всего это было вызвано не заботами об окружающей среде, а поддержанием на должном уровне международного престижа государства. Именно это заставляло руководство страны выделять ассигнования на охрану окружающей среды, хотя в большинстве случаев они использовались недостаточно эффективно. Планы по созданию очистных сооружений и другие охранные мероприятия не выполнялись, а заинтересованные ведомства скрывали истинное положение дел и даже сами создавали экологически мало обоснованные и опасные проекты. Примером может служить деятельность Министерства водного хозяйства, которое создало и всячески лоббировало проекты по переброске стока северных и сибирских рек на юг. Большой ущерб наносил и сам подход к реализации проектов. В большинстве случаев задолго до утверждения проектов начинались подготовительные работы, но по прошествии некоторого времени выявлялись несовершенство и даже опасность проектов. Так, например, задолго до утверждения проекта о переброске стока северных рек на юг в европейской части России проводились не только изыскательские работы, но и начиналось строительство каналов и даже было произведено два малообоснованных подземных ядерных взрыва на участке трассы будущего канала.

Надо заметить, что точно такой же подход сохранился и в наши дни в период развития рыночных отношений. В качестве примера можно привести очередную «стройку века», которую пытались осуществить в конце 90-х годов XX в. Был выдвинут широко разрекламированный проект строительства скоростной пассажирской магистрали Москва-Санкт-Петербург. Несмотря на то что этот проект включал массу экологических ошибок и мог нанести не­поправимый вред национальным паркам и заповедным землям в районе Валдая и подвергался жесткой критике экологами, в Санкт-Петербурге, в центре города, началось сооружение огромного котлована под будущий комплекс здания вокзала, торговых и увесе­лительных центров и гостиницы. Стали проводиться работы и по созданию трассы будущей железнодорожной магистрали. Огромные затраты не останавливали строителей, которые считали, что разрешение на строительство магистрали рано или поздно будет получено. Но после того как реализация проекта повисла в воздухе, строительные работы были законсервированы.

С точки зрения экологических и экономических последствий централизованно управляемая экономика оказалась природоразрушающей, и таким же стал ухудшенный вариант стихийной рыночной системы. И та, и другая ничего общего не имеют с экономикой, которая развивается на базе свободной конкуренции. Находясь в окружении свободных демократических стран, централизованно управляемая экономика утратила свою конкурентоспособность и была вытеснена. Советский Союз, для того чтобы повысить конкурентоспособность, стал истощать свою природную среду. Причем на отдельных участках уровень и темпы роста истощения начали достигать угрожающих размеров. Это положение можно проиллюстрировать примерами освоения целинных и залежных земель, создания зоны по выращиванию хлопчатника, широкомасштабной разведки и добычи нефти и газа на севере европейской части и в Сибири.

В корне неправильная экологическая и экономическая политика привели к тому, что на территориях многих бывших республик СССР полностью были деформированы естественные экосистемы. Эти независимые государства вошли в список стран с отсутствующими или сохранившимися в незначительных размерах ненарушенными природными территориями. К ним можно отнести Ук­раину, Белоруссию, Молдавию, Прибалтийские страны и государства Закавказья. Таджикистан, Кыргызстан и Туркменистан все сильнее вовлекаются в так называемый Аральский экологический кризис. Практически во всех центрально-азиатских республиках в результате широкого ирригационного строительства и перехода на возделывание монокультуры - хлопчатника - был нарушен при­родный баланс. Работы по преодолению кризисных ситуаций в регионе в дальнейшем будут требовать все больших энергетических затрат для очистки среды и снижения темпов деградации почв.

Хотя примеров масштабного разрушения природных экосистем в России довольно много, остановимся лишь на некоторых. Первым крупным нарушением естественных экосистем были так называемые великие стройки коммунизма - система плотин и водохранилищ на реках Волга и Кама. Они превратили великую русскую реку в искусственный водоем и резко снизили стадо осетровых. Сами водохранилища превратились в накопители поллютантов, а в их пределах стали возникать разнообразные негативные стихийные явления-водная эрозия, эвтрофикация, асидификация, подтопление и размыв берегов, сейсмическая напряженность и т.д.

Другой пример с негативными последствиями - освоение целинных и залежных земель в Казахстане и на юге Западной Сибири. Их освоение только в первое время дало положительные результаты, которые выразились в прибавлении урожайности и сбора зерновых культур, но в дальнейшем стали развиваться негативные процессы водной и ветровой эрозии, что привело к практически полной деградации почвенного покрова.

Далее наступила очередь реализации проекта по созданию собственной базы по выращиванию хлопка. Министерством водного хозяйства были проведены широкомасштабные работы по строительству гидротехнических оросительных систем. Результатом таких работ стало полное прекращение стока рек Сырдарья и Амударья в Аральское море. Вся вода этих рек забиралась и затрачивалась на орошение полей хлопчатников. Мало того, что катастрофически быстро стало мелеть и сокращаться в размерах Аральское море, но при этом возникла обширная зона загрязнения пестицидами и удобрениями поверхностных и подземных вод, а также питьевых источников в Средней Азии. Все это привело к серьезному нарушению экосистем на обширных территориях. В настоящее время эта деятельность называется Аральской экологической катастрофой.

Серьезной региональной катастрофой с еще не полностью выясненными последствиями является нарушение природной среды из-за крупномасштабной деятельности по разведке и добыче нефти и газа на севере Западной Сибири. В настоящее время на этой территории все сильнее развиваются процессы, которые приводят к нарушению ветландов, почвы, мерзлоты и живых экосистем. Широко используемые при сейсмозондировании слабые и сильные взрывы нарушают подземные флюидные системы, изменяют давление подземных водоносных горизонтов, а значит, приводят к развитию негативных процессов в недрах Земли, которые иногда отражаются на поверхности.

Негативные экологические последствия всех проводимых грандиозных строек оказались значительными, а ожидаемого экономического эффекта не получилось. В экономическом отношении все произошло с точностью наоборот. За два десятилетия, в 70-е и 80-е годы XX в., Советский Союз превратился в крупнейшего покупателя зерна на мировом рынке, урожайность хлопчатника рез­ко снизилась, упали и его сборы, а природе Средней Азии и здо­ровью его населения был нанесен огромный ущерб. Несмотря на то, что число эксплуатационных скважин и количество богатейших месторождений существенно увеличилось, добыча нефти постоянно снижалась, так как ее отбор из продуктивных горизонтов оказался намного ниже мирового уровня.

Естественные экосистемы разрушены в России на 35 % территории страны, что составляет на душу населения немногим более 4 га таких территорий. В Западной Европе на душу населения приходится менее 1 га территории с разрушенными экосистемами, в Японии-около 0,3 га, а в Китае-менее 0,6 га. Экосистемы разрушены в основном в европейской части России, особенно в средней и нижней части бассейна р. Волга и на Северном Кавказе. Из 6 млн км² территорий с разрушенными естественными экосистемами 2,2 млн км² составляют сельскохозяйственные земли, около 2 млн км² - разрабатываемые леса, а остальная часть занята постройками и представляет собой инфраструктуру, затопленную водохранилищами или занятую вторичными лесами.

В России до сих пор низкая эффективность использования экологического пространства, и очень высокая степень воздействия хозяйства на окружающую среду. На каждый квадратный километр территории Япония создает почти в 214 раз больше внутреннего валового продукта, чем Россия, а более близкая по природным условиям Финляндии-в 3,5 раза больше.

Выбросы парниковых газов и озоновый экран в России

До середины XIX в. основным источником энергии были дрова, древесный уголь и солома. Только после 1850 г. начинается быстрый рост добычи ископаемого топлива, и оно становится основным энергоресурсом. Вместе с расширением использования ископаемого топлива, автомобильного транспорта и ростом металлургической промышленности в глобальном масштабе резко возросли выбросы в атмосферу углерода, главным образом в форме углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива (массу СО₂ пересчитывают в углерод с использованием коэффициента 3,664).

Согласно существующим расчетам, за вторую половину XX в. наблюдались два периода спада эмиссии углерода в атмосферу. Один пришелся на период с 1981 по 1983г. и был связан с внедрением энергосберегающих технологий, а второй произошел в 1992-1994 гг. и был вызван увеличением использования природного газа в тепловой энергетике вместо угля и нефти. Тем не менее, несмотря на это, ежегодная эмиссия углерода в атмосферу составляла около 84 Мт. В зависимости от уровня экономического развития и численности населения страны сжигают различное количество минерального топлива и вследствие этого доли их эмиссии разные (рис.1). До распада Советский Союз по эмиссии углерода занимал второе место после США. Прогнозные оценки к 2035 году таковы, что по прежнему лидирующей по эмиссии углерода в атмосферу останутся развивающиеся страны Азии (рис.1).

Кроме эмиссии углерода за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступает углекислый газ, выделяющийся при производстве цемента, сжигании попутного газа в процессе нефтедобычи и на нефтеперерабатывающих предприятиях, а также при разрушении биомассы как естественным путем, так и в результате хозяйственной деятельности человека. Суммируя все имеющиеся данные по эмиссии парниковых газов на территории России, можно заключить, что в 2000г. эмиссия углерода в результате сжигания ископаемого топлива, работы цементной промышленности, сжигания попутного газа и растительной биомассы составляла 455 Мт/год, или около 6-10% от глобальной эмиссии. Дополнительные выбросы в воздушное пространство России осуществляют ряд стран, обладающих мощными источниками эмиссии углекислого газа. Сравнение данных показывает, что пограничные государства как с востока-Китай, Япония и Корея, так и с запада-страны Европы, выбрасывают в атмосферу больше, чем Россия.

Рисунок 1. Выбросы углекислого газа по регионам

Значительный парниковый эффект создается за счет эмиссии других парниковых газов-метана, хлорфторуглеродов, оксида азота, а также озона. Наибольший вклад в парниковый эффект дают пары воды (около 60%), углекислый газ-около 20%, метан-18 %, остальное приходится на оксиды и хлорфторуглероды.

Природным источником метана являются мангровые заросли, болота умеренного климата, тундровые ландшафты, а также выбросы скоплений углеводородов через трещины, находящиеся вблизи поверхности, месторождения каменного и бурого угля. Основным источником антропогенных выбросов метана является энергетика (26 %), газы, выделяемые при ферментации пищи домашними животными (24%), выращивание риса (17%), захоронение отходов (11 %), остальное приходится на разложение биомассы, навоза и бытовых стоков. Все возрастающее количество метана приходится на районы добычи, транспортировки и переработки нефте- и газопродуктов. Они отнесены в разряд выбросов энергетики промышленности. Суммарный антропогенный выброс метана составляет 500-800 Мт/год. Доля России в этом выбросе пока невелика и составляет, по разным оценкам, от 15 до 50 млн т. Однако наблюдается неуклонный рост выбросов метана с территории России. По приблизительным подсчетам в связи с ростом добычи ископаемого топлива, расширением производств по его переработке, огромным объемом перекачки нефти и газопродуктов по трубопроводам и перевозки автомобильным и же­лезнодорожным транспортом, ростом численности крупного рога­того скота, усиленным антропогенным заболачиванием и т.д. доля России составляет около 10 % глобальной эмиссии метана.

Хлорфторуглероды (ХФУ) не только являются парниковыми газами, но и считаются главными веществами, разрушающими озоновый слой. Россия подписала Монреальский протокол в 1988 г., согласно которому предусматривается замораживание производства пяти наиболее широко используемых хлорфторуглеродов. Если в 1990 г. Россия производила 110140т хлорфторуглеродов, то в 1996 г. производство их снизилось до 17122т.

Страны, подписавшие договор, обязались сократить вдвое использование озоноразрушаюших ХФУ к 1999-му году. Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990-м году в Лондоне были приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно Лондонским поправкам в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода к 2000-му, а метилхлороформа - к 2005-му году.

Хлорфторуглероды (ХФУ) - долгоживущие искусственные вещества. Они сохраняются в атмосфере десятки лет и не вступают ни в один из существующих в природе круговорот веществ. Считается, что даже после прекращения их производства к 2005г. они в течение XXI в. будут оказывать влияние на парниковый эффект и разрушать озоновый слой, но с течением времени их роль будет постепенно снижаться. И в то же время ожидать полного прекращения их производства в 2005 г. не приходится. Их будут продолжать производить развивающиеся страны.

16 сентября стал международным днём охраны озонового слоя.

В рамках Монреальского протокола удалось запретить производство и потребление ста видов химикатов, разрушающих озоновый слой. Многие из этих веществ способствуют глобальному потеплению. В целом, мировое потребление таких соединений сократилось более чем на 95%.

Уровни содержания озоноразрушающих веществ в атмосфере Земли снижаются. И налицо первые признаки восстановления этого жизненно важного для нас средства защиты от губительного солнечного ультрафиолетового излучения.

На встречи стран участниц Монреальского протокола, приуроченной к его 20-й годовщине, было принято решение к 2013 году заморозить производство гидрохлорфторуглерода. Ранее предусматривалось, что промышленно-развитые государства полностью свернут его производство к 2030 году, а развивающиеся страны - к 2040. Теперь эти сроки сокращаются на десять лет.

Американские учёные подтвердили что к 2050 году озоновый слой должен восстановиться (рис.2). Факт глобального потепления установлен прямыми инструментальными наблюдениями.

Рис.2 Динамика озонового слоя

Особенности глобального потепления в

России и состояние озонового экрана

Они со всей очевидностью свидетельствуют о потеплении в целом как в течение всего XX в., так и особенно об ускорившемся потеплении за последние 15-20 лет, причем потепление наблюдается как в глобальном масштабе на всем земном шаре, так и особенно сильно в северном полушарии (рис.3).

Рис. 3. Глобальное потепление земного шара

Однако до сих пор остается неясным, как происходит изменение температур в каждом отдельно взятом районе и каким образом оно отражается на природных системах. Все еще не выяснено, как эти изменения приземных температур связаны с изменениями содержания концентрации парниковых газов в атмосфере, изменениями поверхности и площади суши и океана. Даже ответ на вопрос, связаны ли они с хозяйственной деятельностью человека или с происходящими природными изменениями, дать трудно. Такая неопределенность вызвана неполнотой информации и недостаточным знанием прямых и обратных связей в климатической системе Земли.

Необходимо выяснить, насколько важна роль парниковых газов, кроме водяного пара, в климатических изменениях, и оценить роль биоты. Естественная биота регулирует не только влагооборот на суше, а, следовательно, меняет содержание водяного пара в атмосфере, но и является важнейшим регулятором содержания в атмосфере углекислого газа. Последний не только перерабатывается растительностью в процессе фотосинтеза, но его значительная часть растворяется в Мировом океане и водоемах суши. В то же время другой парниковый газ - метан вследствие своей легкости и высокой подвижности быстро достигает верхней границы тропосферы, где вступает в химические реакции с озоном. Он фотохимическим путем расщепляется на водород и углекислый газ. Водород поступает в космическое пространство, а углекислый газ начинает участвовать в парниковом эффекте, медленно опускаясь на земную поверхность. Антропогенное влияние человека на климат выражается не только в выбросах парниковых газов вследствие хозяйственной деятельности, но и в видоизменении природных ландшафтов. Своими действиями человек нарушает механизм влагооборота на суше, меняет природные ландшафты, оголяя земную поверхность, а, следовательно, меняет ее альбедо и изменяет концентрации аэрозолей в атмосфере.

Наиболее теплым в мире было последнее десятилетие XX в. Эта же тенденция сохранилась и в первые годы нового тысячелетия. За весь XX в. температура приземной части воздуха поднялась почти на 1 градус, что превышает ее изменение за последнее тысячелетие.

Отмечается, что увеличение средней температуры на 2 градуса кажется скромным изменением по сравнению с сезонными вариациями, но это равносильно переезду из Осло в Мадрид (из Тюмени в Омск). Условно на местности считается, что увеличение на 1 градус равносильно перемещению примерно на 200 км к югу. Например, склон южной экспозиции в среднем теплее на 1°С по сравнению с северным, это равносильно его переносу на 200 км к югу. Увеличение средней температуры на 2°С приведет к смещению природных зон в обозримом будущем. Глобальное выгорание лесов - это один из этапов такого смещения.

Кроме того, существенную роль играет нарастающее число стихийных катастрофических явлений атмосферного характера. Все чаще стали повторяться опасные метеорологические явления. На территории России зафиксировано существенное потепление климата в XX в. Потепление, начавшееся в 1891г., к 1998г. в среднем было охарактеризовано трендом 0,9⁰С. Особенно интенсивным тренд оказался для периода 1991 - 1998 гг., который составил 2,6⁰С за сто лет (рис. 4). Если для среднегодовых температур установлен достаточно точный тренд, сказать это относительно тенденций изменений атмосферных осадков затруднительно. В целом для Евразии с 1901 по 1991 г. имела место тенденция уменьшения годовых сумм атмосферных осадков, составляя в среднем 12 мм за 100 лет. Однако региональное распределение атмосферных осадков было достаточно пестрым. В Западной Сибири и на Дальнем Востоке осадки превышали годовую норму. В Прибайкалье и Забайкалье наблюдалась очень слабая отрицательная тенденция. На европейской части России наблюдалась следующая картина: если в ее центральной части была зафиксирована среднегодовая норма, то на севере и на юге существовали тенденции к увеличению среднегодовых норм атмосферных осадков.

Рисунок 4. Относительное увеличение средней температуры поверхности Земли за последние 1000 лет.

(За нулевой отчет принята средняя температура доиндустриального периода (зеленый цвет линии), желтым показаны инструментально измеряемые значения, красным дан прогноз на последующие 100 лет с двумя возможными исходами: +2^оС и +5^оС (Jones, P. D, D. E. Parker, T. J. Osborn, and K. R. Briffa. 2009. «Global and Hemispheric Temperature Anomalies — Land and Marine Instrumental Records.» In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, TN. doi: 10.3334/CDIAC/di.OO2.))

Наиболее теплым для всех регионов России был 1995 г. (рис. 5) Средняя годовая температура повсеместно была выше нормы на 1,4⁰С. Хотя в 1998 г. средняя годовая температура оказалась близкой к норме, в следующие годы (1999, 2000 и 2001 гг.) она вновь оказалась выше нормы.

Рисунок 5. Динамика глобального потепления 

Состояние озонового экрана в России.

Озон, находящийся в тропосфере, является не только парниковым газом. Главная его особенность заключается в том, что на границе стратосферы и тропосферы он создает озоновый щит, защищающий Землю от губительного для живого вещества ультрафиолетового излучения Солнца. Для Земли в целом было выявлено, что скорость уменьшения содержания озона в средних широтах обоих полушарий начиная с 1984 г. составляла 4-5 % за 10 лет. Рекордно низкие значения были отмечены в 1992-1994 гг. В северном полушарии над густонаселенными районами содержание озона оказалось в 4 раза ниже нормы. Пониженное содержание озона отмечено над Кольским полуостровом и северо-западом России - на 20-25% ниже по сравнению с Северо-Восточной Сибирью и Камчаткой. В январе 1995 г. снижение уровня озона на 15 - 20 % было отмечено над Западной и Средней Сибирью. В то же время на северо-западе России оно было ниже на 20 %. Начиная с конца марта до середины мая 1997 г. аномально низкое содержание озона, на 30 % ниже обычной нормы, наблюдалось над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири. Причем размеры этой озоновой дыры достигали 3000 км в диаметре.

Отмечается, что если в 70-е и 80-е годы XX в. снижения уровня озона над территорией России происходили лишь эпизодически, то в 90-е годы озоновые дыры стали фиксироваться над обширны­ми районами достаточно регулярно. Некоторые исследова­тели связывают возникновение озоновых дыр над Арктикой и над высокими широтами в последние десятилетия XX в. с вторжением необычайно холодных стратосферных фронтов.

В 1990 г. в России производилось 197490т озоноразрушающих веществ, из которых 41% шел на экспорт при мировом производстве их 650 тыс. т. в год. В1996 г. производство этих веществ в России снизилось до 477575т, из них 38 % шло на экспорт. В то же время производство разрушающих веществ снизилось до 110000т. Мировым сообществом рекомендовалось России производить 226 т в год хлорфторуглеводов для медицинских целей.