Влияние химических веществ на агроэкосистемы

  Алиев А.М. Изменения плодородия почвы, фитосанитарного состояния посевов и продуктивности полевого севооборота при длительном комплексном применении удобрений и средств защиты

Влияние химических веществ на агроэкосистемы

Курсовой проект

Экология

Другие курсовые по предмету

Экология

Сдать работу со 100% гаранией
зывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.

Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.

 

3.Мутагенное и канцерогенное воздействие.

Такие вещества как ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма.

4. Воздействие на поведение организмов

ИнициаторыПромоторыХимические соединенияБиологические свойстваХимические соединенияБиологические свойстваПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоаминыКанцерогенныйКротоновое маслоСам по себе не канцерогенныйN-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидинЭксопозиция перед воздействием промотораФенобарбиталДействие проявляется после появления инициатораДиметил-нитрозамин

Диэтил-нитрозаминДостаточно однократного введенияДДТ, ПХБФ, ТХДД (тетрахлордибензодиоксин)Необходимо длительное воздействиеN-нитрозо-N-метилмочевинаВлияние необратимо и аддитивноХлороформВначале действие обратимо и не аддитивноУретанНе существует пороговой концентрацииСахарин

(под вопросом)Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы1,2-ДиметилгидразинМутагенное действиеЦикламатМутагенное действие отсутствуетТабл. 3. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза

 

ВремяВведение вещества

 

Порог воздействиянемедленно - несколько суток

Нарушения поведения

(неврологические и эндокринные, химотаксис, фотогеотаксис, равновесие / ориентировка, бегство, мотивация / способность к обучению)

Биохимические реакции

(ферментная и метаболическая активность, синтез аминокислот и стероидных гормонов, мембранные изменения, мутации ДНК)

 

 

Изменения

Физиологические

(потребление кислорода, осмотическая и ионная регуляция, переваривание и экскреция пищи, фотосинтез, фиксация азота)

Морфологические

(изменения клеток и тканей, образование опухолей, анатомические изменения)

часы - недели сутки - месяцыИзменение индивидуального жизненного цикла

(эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, способность к регенерации)

месяцы - годыПопуляционные изменения

(снижение числа особей, изменения возрастной структуры, изменение генетического материала)

месяцы - десятилетияЭкологические последствия

(динамические изменения биоценозов / экосистем, их структуры и функции)

Табл. 4. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.

Промоторы усиливают действие инициатора, а их собственное воздействие на организм в течение некоторого времени является обратимым.

Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздействий.

Нарушение поведения организмов является следствием суммарного воздействия на биологические и физиологические процессы.

Пример: Было установлено, что для явного изменения поведения, обусловленного воздействием химических препаратов, достаточно значительно меньших концентраций, чем ЛД50 (летальная доза при смертности 50 %).

Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно.

IV. Экологический дисбаланс функциональных связей в агроэкосистемах.

Увеличивается доля человека и домашних животных в биосфере. Если в 1886 году она составила 5% всей биомассы животных, то сейчас уже 20%, согласно прогнозам, к 2000 году этот показатель может возрасти до 40% (Олдак,1990).

А.В. Яблоков (1990) проанализировал практику использования пестицидов в сельском хозяйстве. По его мнению, человек уже проиграл битву с насекомыми-вредителями, которые приспосабливаются к инсектицидам быстрее, чем изобретаются и выпускаются препараты. Под воздействием пестицидов погибают и “враги наших врагов”. Это приводит к экологическому дисбалансу в звене насекомое - энтомофаг, что служит причиной возникновения вторичных вспышек уцелевших, устойчивых к пестицидам популяций вредителей. Дальнейшее наращивание доз ведет к бесконечной гонке по замкнутому кругу (Небел, 1993).

Немногим лучше обстоит дело и с сорными растениями, в популяциях которых сравнительно недавно обнаружились экотипы, устойчивые к гербицидам. В итоге, видов-засорителей стало меньше, но экземпляров засорителей больше. Примерно также обстоит дело с использованием фунгицидов. На рис. 3 можно видеть количественную динамику применения химикатов за последние годы. Примечательно, что применение гербицидов растет быстрее по сравнению с инсектицидами, что отражает большую эффективность их использования и появление целого ряда малотоксичных и быстроразлагающихся в почве гербицидов, заменяющих агротехнические приемы при минимальной обработке почвы. После осознания бессмысленности дальнейшего наращивания применения химических средств борьбы с насекомыми резко упала роль инсектицидов.

 

 

Несколько иначе обстоят дела с объемами применения пестицидов в нашей республике. Как видно из рис. 4, за последние годы прослеживается резкое падение объемов применения ядохимикатов. Однако это не результат целенаправленной экологизации сельского хозяйства в РБ. Причина падения в настоящее время - отсутствие денег у сельхозпроизводителей на покупку нужного количества химикатов.

Усиливает разбалансированность экосистем превышение экологических нормативов распаханности территории и пастбищных нагрузок (Миркин и др, 1995).

 

Дисбаланс минеральных элементов в результате разрыва круговорота органики - общий недостаток всех узкоспециализированных (растениеводческих или животноводческих) агроэкосистем. Причина тому - чрезмерное наращивание одного трофического компонента и снижение участия других или даже их полное отсутствие (как в примере с чисто растениеводческими хозяйствами, где отсутствуют сельскохозяйственные животные). Г. Кант (1988) приводит данные о балансе минеральных элементов в почве в зависимости от комплексности (наличия животноводства и растениеводства) агроэкосистемы. В этой же работе приводятся рекомендации по замене навоза сидератами, что позволяет создать “эффект присутствия сельскохозяйственных животных” в чисто растениеводческой агроэкосистеме. На основании полученных данных Кант пишет, что самый благоприятный баланс гумуса в почве получается в комплексных агроэкосистемах, где мелкие животноводческие фермы равномерно распределены по всей площади экосистемы. В хозяйствах с преобладанием растениеводства необходимо использовать завозные корма, что позволит компенсировать потерю минеральных элементов, выносимых зерновыми культурами.

Энергетический кризис. Несмотря на усугубление экологических проблем в биосфере, продолжается рост энергопотребления в сельском хозяйстве, что не сопровождается повышением производства зерна (Braun, 1994). Это говорит о том, что естественные производственные емкости агроэкосистем исчерпаны. Впрочем, как показывает мировой опыт интенсификации сельского хозяйства, и до начала стагнации урожайности, огромные затраты энергии на агроэкосистемы сопровождались только небольшим увеличением выхода продукции. С 1910 года в США затраты на сельскохозяйственное производство возросли в 10 раз, что дало эффект только 2-хкратного увеличения урожая. В Англии за последние 10 лет количество вносимых удобрений увеличилось в 8 раз, тогда как урожай возрос только на 50% (Ecological..., 1974).

В целом на сегодняшний день не более 40% пашни мира используется по интенсивному типу с большими вложениями энергии (Одум, 1986). Средние мировые урожаи основных культур далеко не рекордные и весьма велика разница в урожае, получаемом в экономически развитых странах с высокой энерговооруженностью сельского хозяйства и при экстенсивном типе хозяйствования. Причем, как подчеркивает А. А. Жученко (1988), если бы все пахотные земли мира были переведены в режим интенсивного использования с высокими антропогенными субсидиями, то мы бы "проели" 95% добываемой энергии.

Как видно из таблицы 3, продолжается рост потребления минеральных удобрений, производство которых требует огромных затрат энергии. Обнадеживает лишь то, что за последние годы наблюдается стабилизация роста использования удобрений.

Таблица 5. Среднее потребление минеральных удобрений на 1 га пашни в разных странах (в пересчете на 100% питательных веществ, кг) (По данным Госкомстата СССР, 1989)

СтраныГоды19801985198619871988СНГ (СССР)84113118122122Польша246223233245224США113106103106-ФРГ480426427427-Нидерланды844806772783-Япония429391382387-Канада44555451-

Г. Кант (1988) приво

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 >