К каким отрицательным экологическим по­следствиям могут привести сооружение на реке каскада водохранилищ и зарегулирование стока? (ШБО, 8 кл., 1988 г.)

Ответ. Ни одно крупное мероприятие по преобразо­ванию природной среды не может обойтись без серьез­ных и разнообразных экологических последствий. Заре­гулирование стока реки неминуемо скажется и на назем­ных биоценозах, расположенных в бассейне реки, и на биоценозах самой реки и водохранилищ. Прежде все­го в результате создания водохранилищ оказываются затопленными леса и плодородные пойменные луга. Повышается уровень грунтовых вод, что может привести к заболачиванию. Прекращаются ежегодные паводки, оставляющие на затопляемых землях плодородный ил. Вместо этого воду весной спускают так называемым залповым сбросом, в результате которого часто про­исходят размывание берегов и смыв почвы с прибреж­ных земель.

Плотины и водохранилища отрицательно сказывают­ся и на экологической ситуации в самой реке. За­топляются мелководные участки, перекаты, а следова­тельно, многие рыбы лишаются излюбленных мест нере­ста. Проходные рыбы, такие как, например, лососевые, теряют возможность подъема в верховья рек. Водохра­нилища особенно подвержены «цветению» воды в связи с тем, что при затоплении в их воду попадает большое количество биогенных элементов, прежде всего нитратов и фосфатов, а также органики.

Создание водохранилищ может оказать воздействие даже на климат целых регионов. Поскольку в резуль­тате создания водохранилищ сильно возрастает площадь испарения воды, может сократиться общий сток реки, а в каких-то других районах — увеличиться уровень осадков. Кроме того, в случае, если на реке сооружа­ется каскад гидроэлектростанций, может несколько упасть температура воды в нижнем течении реки, по­скольку потенциальная энергия воды, ранее шедшая на ее нагрев, после создания гидроэлектростанций начинает расходоваться на вращение турбин. Даже если темпе­ратура воды крупной реки снизится лишь на один гра­дус, это может сильно повлиять на климат в ее ни­зовье.

21. Какие изменения в видовом составе рыб евро­пейских рек происходят после того, как на этих реках

построены плотины? (ШБО, 10 кл., 1978 г.)

21. Какими способами можно защитить урожай сельскохозяйственных растений от вредителей без использования ядохимикатов? (ШБО, 10 кл., 1988 г.)

Ответ. На разнообразные методы борьбы с вредителя­ми сельскохозяйственных культур, не связанные с при­менением ядохимикатов, возлагают большие надежды. Все их можно разбить на две большие группы: методы, связанные с подавлением популяции вредителя, и мето­ды, основанные на повышении устойчивости растения к вредителю. Эти методы можно объединить под названием биологических.

Конечно, наиболее хорошо известен метод подавле­ния популяции вредителей сельского хозяйства, основан­ный на использовании паразитов и хищников. Есть две основные модификации этого метода: акклима­

тизация паразита или хищника в природе и искусственное его выращивание с последующим выпуском в те места, которые подвергаются нашествию насекомых-вредите- лей. Особенно широко используются в качестве насеко- мых-паразитов различные наездники.

Например, успешно использовали наездника эфели- нуса для борьбы с вредителем яблони кровяной тлей, наездника агрипона — для борьбы с зимней пяденицей, вредящей лиственным лесам и садам. Такие меры борьбы особенно часто приходится применять в случаях не­преднамеренного завоза вредителя на другой конти­нент, где у него нет естественных врагов. Паразита приходится завозить из мест естественного обитания вредителя. Так, из приведенных выше двух примеров в первом случае вредитель, а вслед за ним его паразит были завезены в Европу из Северной Америки, а во втором — в Северную Америку из Европы.

В тех случаях, когда необходимо осуществлять биологическую борьбу против вредителя, постоянно оби­тавшего на некоей территории, часто применяют искусст­венное выращивание его естественных врагов. Например, в промышленных масштабах выращивают и выпускают специализированных паразитов-наездников для борьбы с маслинной мухой, калифорнийской щитовкой, божьих коровок — для борьбы с апельсиновым червецом. В на­шей стране довольно успешно разводят и применяют наездника трихорамму для борьбы с совками.

Есть также примеры использования бактерий и виру­сов для подавления популяции насекомых-вредителей. Как и в случае специализированных насекомых-пара- зитов, эти методы особенно привлекательны тем, что обладают высокой избирательностью, поражая только данный вид насекомого.

Довольно широкое применение и надежное теорети­ческое обоснование получил метод борьбы с вредителями сельского хозяйства, заключающийся в массовом выпус­ке стерильных, но способных к спариванию особей ка­кого-либо пола, как правило, самцов. Самки природной популяции спариваются со стерильными самцами и поэтому не оставляют потомства. Если каждая самка спаривается только один раз, то рождаемость в этой популяции резко падает.

Кроме того, довольно часто размножение в популяции вредителя удается затормозить и более простыми ме­роприятиями. Например, выяснилось, что достаточно осветить в течение короткого времени ярким светом плодовые деревья, пораженные листоверткой, чтобы предотвратить переход гусениц в состояние диапаузы, а следовательно, не дать им возможность нормально пе­резимовать. Довольно часто удается сдерживать размно­жение вредителей сельского хозяйства путем изменения сроков посева и уборки урожая. Например, ранняя и быстрая уборка зерновых не дает возможности клопу- черепашке накопить достаточные для зимовки запасы питательных веществ, в результате чего сильно умень­шается численность популяции, появляющейся на по­лях на следующий год. Большую роль играют также разнообразные карантинные мероприятия, предотвра­щающие завоз вредителей в новые районы, а также их распространение на большой территории. Можно, кроме того, вспомнить такие мероприятия, как отпугивание птиц и распашка земель для уничтожения нор грызунов, ведь понятие «вредители сельского хозяйства» включает не только насекомых.

Другая группа методов биологической борьбы — по­лучение устойчивых к воздействию вредителя или ядови­тых для него сортов культурных растений. Определен­ных успехов в этом отношении удалось достичь с по­мощью классических методов селекции. Особенно пер­спективным оказалось получение гибридов культурных

растений с их дикими родственниками, часто имеющими те или иные приспособления для защиты от вредителя (см. также ответ на вопрос 4.1). Но особенно выдаю­щихся успехов в последние годы достигла генная ин­женерия. Например, получен сорт табака, в генотип которого введен ген, ответственный за синтез вещества, ядовитого для гусениц одного из видов бабочек. Гу­сеницы мгновенно погибают, съев небольшой кусочек листа такого растения.

21. Почему предельно допустимые концентрации различных загрязнителей должны быть ниже тех концентраций, которые начинают вредить здоровью человека? (ШБО, 8 кл., 1987 г.)

Ответ. На первый взгляд этот вопрос может пока­заться тривиальным. Поскольку желательно снизить до минимума вредное воздействие загрязнителей, предель­но допустимые концентрации (ПДК) должны быть как можно более низкими. Однако такой подход неверен. Устанавливать слишком низкие значения ПДК нельзя прежде всего потому, что в этом случае окажутся не­возможными соблюдение этих ПДК и контроль за ними. Следовательно, ответы типа «ПДК должны быть низкими, так как вообще чем меньше загрязнителей, тем лучше» или «Должен быть запас на всякий случай» неудачны. Научно обоснованная ПДК — это максималь­ная концентрация загрязнителя, которая не оказывает вредного воздействия ни на человека, ни на природную среду ни в данный момент, ни в течение длительного периода времени. В этом определении — ключ к ответу на вопрос.

Во-первых, очень многие животные и растения во много раз чувствительнее к загрязнителям,, чем человек. Особенно чувствительны к загрязнителям водные живот­ные: рыбы, земноводные, беспозвоночные. Для большин­ства из них характерно жаберное дыхание, а жабры с их развитой поверхностью и постоянным омыванием водой — широкие ворота в организм и первая мишень для загрязнителей.

Во-вторых, почти все загрязнители, и в частности такие опасные, как тяжелые металлы, хлорорганические соединения и радиоактивные изотопы, обладают способ­

ностью значительно увеличивать свою концентрацию по мере прохождения по пищевым цепям. Это связано с тем, что данные загрязнители практически не выво­дятся из организма. Для построения единицы био­массы организмов каждого следующего звена пищевой цепи ими должна быть потреблена гораздо большая биомасса организмов, составляющих предыдущее звено (см. ответ на вопрос 4.29). Поэтому в биомассе орга­низмов следующего звена пищевой цепи загрязнители оказываются в концентрации в несколько раз большей, чем в биомассе организмов предыдущего звена. В случае длинных пищевых цепей концентрация загрязнителя в тканях организмов последних звеньев может превышать его концентрацию во внешней среде в сотни тысяч и н миллионы раз. Это приводит к гибели этих организмов (особенно страдают рыбоядные птицы) и отравлению людей при употреблении их в пищу. Известны случаи массового отравления людей мясом моллюсков, истин­ной причиной которого послужили накопленные этими моллюсками ионы тяжелых металлов, в частности ртути.

И наконец, в-третьих, следует отметить, что, к сожа­лению, основной методикой выявления ПДК для различ­ных загрязнителей остаются кратковременные опыты над теми или иными тестовыми объектами: рыбами, моллюс­ками, водорослями и т. д. Такие опыты не могут выявить не только эффект концентрирования загрязнителя в пи­щевой цепи, но и просто эффекты длительного воздейст­вия малых доз загрязнителя, которые могут быть свя­заны с накоплением его в тканях животных или рас­тений, а также с мутагенным воздействием. Кроме то­го, многие загрязнители обладают способностью распа­даться во внешней среде или в живых организмах на более токсичные производные. Следует также отметить, что ПДК, как правило, устанавливают для каждого вида загрязнителей в отдельности, между тем как и человеку, и природным экосистемам приходится сталкиваться од­новременно с целым набором загрязнителей, многие из которых обладают способностью усиливать воздейст­вие друг друга.

21. На какие органы и ткани организма оказывают

особенно сильное влияние разные виды загрязнителей

и почему? (ШБО, 10 кл., 1987 г.)

21. В чем преимущества и недостатки разных типов электростанций (тэс, гэс, аэс и др.) с точки зрения их влияния на окружающую среду? Какими мерами можно уменьшить их влияние?

На некоторых участках степных заповедников регулярно выкашивают траву. Не нарушается ли при этом принцип охраны природы? Ответ поясните. (ШБО, 8 кл., 1978 г.)

Имеет ли смысл охранять на некоей террито­рии вид, который здесь редок, но благополучно существует во многих других местах? (ШБО, 9 кл., 1988 г.)

По каким признакам в городском парке мож­но судить о чистоте воздуха? (ШБО, 10 кл., 1977 г.)