Барри Коммонер. Замыкающийся круг - файл n1.doc

приобрести
Барри Коммонер. Замыкающийся круг
скачать (1427 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1427kb.18.09.2012 19:07скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Все эти сложные связи помогают объяснить, почему трудно, если не невозможно, доказать, что какой-то определенный загрязнитель воздуха обусловливает специфическое заболевание. Заключение, которое можно считать твердо установленным, в научном смысле довольно приблизительно, но полно глубокого смысла: загрязненный воздух ослабляет организм человека и сокращает ему жизнь.

Почти все статистические исследования влияния загрязнения воздуха на здоровье людей совершенно определенно свидетельствуют о том, что тяжелее всего оно сказывается на бедноте, детях, пожилых и больных людях; наиболее остро это воздействие проявляется тогда, когда здоровье человека уже нарушено. Некоторые достижения социального прогресса — например, улучшение питания, жилищных условий и медицинского обслуживания — призваны повысить сопротивляемость человека болезням и тем самым способствовать общему улучшению здоровья. Загрязнение воздуха оказывает противоположное воздействие на здоровье людей. Оно разрушает социальный прогресс.

Для большинства людей примером великих достижений современной технологии служит автомобиль.Разграничительной линией между его успехом и провалом являются заводские ворота. Пока автомобиль создается, техника на высоте положения. Однако, как только (автомобиль покидает завод и попадает в окружающую среду, он проявляет себя как агент, который делает городской воздух болезнетворным, угнетает организм человека почти токсичными уровнями окиси а углерода и свинца, заносит канцерогенные частички асфальта в легкие, убивает и калечит ежегодно многие тысячи люден. Ценность автомобиля создается технологией, но сводится на нет его несостоятельностью по отношению к внешней среде.

Загрязнение воздуха — это не только неприятность и угроза здоровью. Это показатель того, что лучшие достижения нашей технологии — автомобиль, реактивный самолет, электростанция, промышленность в целом и даже сам современный город — это наш провал, если говорить о внешней среде.
4. ЗЕМЛЯ ИЛЛИНОЙСА

Если кому-либо понадобится отыскать город, который в плане проблемы загрязнений представлял бы собой противоположность Лос-Анджелесу, то лучше всего выбрать Декейтер (штат Иллинойс) — тихий город с населением 100000 человек, лежащий в открытой сельскохозяйственной местности, примерно в 120 милях от Сент-Луиса ближайшего большого города. Здесь есть несколько промышлеиных предприятий, но ни одно из них пе служит сколь-нибудь серьезным источником загрязнений. Казалось бы, это одно из тех редкостных мест, которых не коснулся кризис окружающей среды.

Тем не менее Декейтер стоит теперь перед проблемой загрязнения, столь же серьезной в плане потенциальной опасности для человека и столь же далеко выходящей за пределы Соединенных Штатов по своему значению, как и проблема загрязнения воздуха в Лос-Анджелесе. Ничто не говорило об опасности, грозящей окружающей среде, в Декейтере до тех пор, пока несколько Лет местный департамент здравоохранения не получил пробу воды для обычного анализа на содержание нитратов. Департамент обеспечивал этими анализами главным образом близлежащие фермерские хозяйства.

же довольно давно известно, что содержание нитратов в мелких колодцах на фермах Среднего Запада часто превышает нормы, уста¬новленные медицинскими властями. Сами по себе нитраты, по-види¬мому, сравнительно безвредны для человека. Однако под действием некоторых видов кишечных бактерий, особенно активных в организ¬мах детей, нитраты могут перейти в нитриты. Последние — вещества ядовитые, поскольку, соединяясь с гемоглобином крови, они переводят его в форму метгемоглобина, что препятствует транспорту кислорода по кровеносной системе. У ребенка, пораженного этой болезнью, появляется синюшность; при этом возникает серьезная опасность удушья и даже смерти. Это явление было впервые обнару¬жено врачами в штате Миссури несколько лет назад. С тех пор меди¬цинские работники уделяют ему непрестанное внимание, предостере¬гая фермеров от использования новых источников, если содержание в них нитратов превышает допустимый уровень — 45 частей на мил¬лион. Проблема эта стоит перед всем миром. Детская метгемоглобинемия как следствие повышенного содержания нитратов отмечена во Франции, Германии, Чехословакии, Израиле.

Департамент здравоохранения установил, что в пробе воды из Декейтера содержание нитратов несколько превышало допустимый предел, что в общем-то не было неожиданностью, поскольку загряз¬ненные нитратами колодцы — довольно частое явление в этом райо¬не. Однако на этот раз проба была взята не из колодца, а из источ¬ника городского водоснабжения.

Город получает воду из озера Декейтер, в месте впадения реки Сангамон, и проверка показала, что и в воде из озера, и в воде из реки содержание нитратов составляет около 45 частей на миллион. Это было весной. Летом эти величины значительно уменьшились, но опять поднялись зимой, так что в последующие весенние месяцы они снова достигли опасного уровня. В последующем этот цикл повторял¬ся, и перед городом встала серьезная и трудная проблема сохранения здоровья населения.

Я узнал обо всем этом из телефонных разговоров с доктором Лео Михлем из департамента здравоохранения. В то время я читал курс по проблемам окружающей среды; среди них фигурировала и проблема нитратного загрязнения, которая тогда имела значение для рек Среднего Запада. Поскольку студенты тех дней были довольно активными сторонниками вмешательства науки в общественные дела, неудивительно, что один студент, которому случилось оказаться в Иллинойсе, позвонил в Декейтерскую газету и сообщил о ситуации с водой. После того как эти факты были подтверждены департамент том здравоохранения, газета опубликовала сообщение о том, что го¬родской источник водоснабжения в недавние весенние месяцы был чрезвычайно загрязнен нитратами и что причиной этого могли быть удобрения, используемые на окрестных фермах.

Газетная заметка взбудоражила многих людей. Интенсивное

использование неорганических азотных удобрений стало главной опорой фермеров в районе Декейтера, как и во многих других частях мира. С 1945 года стоимость необходимых для американских фермеров ресурсов — земли, рабочей силы, техники и горючего — сильно возросла относительно прибыли, получаемой от урожая. С другой стороны, относительная стоимость удобрений уменьшилась довольно значительно. В результате использование азотных удобрений приносит фермеру наибольшую экономическую прибыль на затраченный доллар. Если, исходя из соображений общественного здоровья, сократить применение этих удобрений, то это может поставить фермеров перед лицом экономического краха.

В Чтобы осознать, насколько остро этот конфликт затрагивает иллинойсских фермеров, нужно знать состояние почв в этом районе. Иллинойс расположен в Большом зерновом поясе США, где зерновые, активные потребители почвенного азота, являются основной культурой. Однако с развитием сельского хозяйства содержание в почве азота, этого естественного удобрения, сильно уменьшилось. Корневые системы растений в естественных условиях впитывают азот главным образом в виде нитратов, которые постоянно образуются из азота, имеющегося в составе гумуса, очень сложного по составу органического вещества темно-коричневого цвета. Этот азот связывается в почве бактериями, которые постоянно переводят органический азот гумуса в неорганические нитраты. В естественных условиях довольно большой запас гумусного азота в почве поддерживается за счет органических остатков растений и отходов жизнедеятельности животных. Органический почвенный азот накапливается также за счет поступления азота непосредственно из воздуха и усвоения его некоторыми видами почвенных бактерий. Если почва интенсивно засевается и растения удаляются с земельного участка и распродаются на стороне в большем количестве, чем их потребляют животные на месте, как это и происходит на большинстве иллинойсских ферм, запасы гумусного азота неизбежно уменьшаются. В этих случаях урожайность может быть значительно увеличена путем добавления в почву искусственного неорганического азота. В Иллинойсе годовое потребление неорганического азота в виде удобрений увеличилось с 10 ООО тонн в 1945 году до 600 ООО тонн в год в 1966 году.

В связи с таким ростом использования азотных удобрений урожайность зерновых культур заметно поднялась. С 1945 по 1948 год, когда азот применялся очень мало, средняя урожайность зерновых культур составляла примерно 36 центнеров с гектара; в 1958 году, когда было использовано около 100000 тонн азотных удобрений, средняя урожайность зерновых достигла около 50 центнеров с гектара. Это значит, что увеличение количества вносимых в почву удобрений примерно на 100000 тонн в год приводит к росту урожайности примерно на 14 центнеров с гектара. В 1965 году 500 000 топа азота, внесенного в почву, позволили довести среднюю урожайность

примерно до 60 центнеров с гектара, то есть рост потребления удобрений на 400000 тонн дал дополнительно 10 центнеров с гектара. Очевидно здесь действует закон уменьшения прибылей: по мере интенсификации сельскохозяйственного производства нужно во все возрастающей степени увеличивать количество азотных удобрений, чтобы обеспечить определенный прирост урожайности.

В этих цифрах кроется причина затруднений, вставших перед Декейтером.

Местные фермеры считают, что, получая урожай всего 55 центнеров с гектара, они тем самым едва возмещают свои расходы. Чтобы обеспечить получение прибыли, урожайность должна превышать этот уровень, а при существующих условиях это может быть достигнуто только за счет внесения азотных удобрений в таком количестве, при котором они перестают быть эффективными.

Фермеров мало заботит эта неэффективность, так как удобрения очень дешевы. Однако поскольку несколько килограммов азота на каждом гектаре не усваиваются растениями, то они должны куда-то деваться. Судьба этого «остатка» азота была выяснена Водохозяйственной службой штата Иллинойс, данные которой показали, что между 1950 и 1965 годами, когда использование азотных удобрений возросло в пять раз, наблюдалось значительное увеличение уровня нитратного загрязнения рек, орошающих иллинойсские земли. Это было достаточным основанием для того, чтобы предположить, что интенсивное применение азотных удобрений является основной причиной опасного повышения уровня нитратов в источнике водоснабжения Декейтера.

Это обстоятельство поставило граждан Декейтера в очень трудное положение. Было ясно, что опасность, угрожающую источнику водоснабжения города, нужно ликвидировать; но если бы это было достигнуто за счет уменьшения использования азотных удобрений на окрестных фермах, экономический ущерб потерпели бы не только фермеры, но и сам Декейтер, поскольку экономика города в сильной степени зависит от фермерских хозяйств.

Действительно, вокруг моего доклада о связи между удобрениями и уровнем нитратов в реках Среднего Запада на ежегодном собрании Американской ассоциации развития науки (ААРН) разгорелись споры. Через две недели после этого симпозиума вице-президент Национального института продовольственных растений, являющегося Ассоциацией но торговле удобрениями в США, направил пись¬мо, содержащее копию моего доклада в ААРН, экспертом-почвоведам девяти главных университетов, настаивая на необходимости его опровержения.

Такая позиция части членов Ассоциации, связанной с производством удобрений, вполне понятна; она диктуется кровными интересами двухмиллиарднодолларовой американской промышленности по производству удобрений.

Однако даже в научных кругах объективность бывает трудной, а иногда недостижимой целью. Ко всему, мы не только ученые, во в равной степени и люди. Подобно многим другим, мы утверждаем в научном мире ряд собственных ценностей, которые отражают, кроме всего прочего, наши связи с основной частью общества и нашу кровную заинтересованность в значительности и весомости нашей собственной работы. В моем случае, например, поскольку я глубоко озабочен кризисом окружающей среды, я счел, что открытая дискуссия по проблеме загрязнения принесет больше пользы, чем примирение с мнением Ассоциации по торговле удобрениями или же фермеров. Научный подход к делу не позволяет ни защищать, ни критиковать их позицию.

Такие персональные ценности существуют для каждого из нас, а для ученого они служат главным критерием, определяющим, что он изучает и как он использует достигнутые им результаты. Причина того, почему труд ученых, занимающихся раскрытием тайн природы, имеет столь хорошую репутацию, состоит не в «объективности» их собственных концепций, а в том, что они руководствуются давно установленным в науке правилом — открытая дискуссия и публикация. Каковы бы ни были личные цели, ценности и предубеждения ученого, но когда он делает всеобщим достоянием действительные факты, их интерпретацию и выводы — он служит истине. В науке истина достигается не столько стремлением избежать ошибок или субъективных суждений, сколько широким публичным обсуждением — которое может исправить эти ошибки.

Неудивительно поэтому, что не только руководителей Ассоциация по торговле удобрениями, но и некоторых независимых университетских ученых привели в сильное раздражение данные, свидетельствующие о вредном действии удобрений на качество воды. Фермеры, столь широко использующие сегодня азотные удобрения, действуют в соответствии с рекомендациями ученых-сельскохозяйственников — людей, которые посвятили свою жизнь глубоко волновавшей их цели: увеличить производительность фермерских хозяйств и обеспечить их процветание. Действительно, в том, что азотные удобрения имеют ныне столь важное экономическое значение для фермеров Соединенных Штатов, сыграли свою роль энтузиазм и знания ученых-агрономов. Неприятной стороной всей этой ситуации являются не сельскохозяйственные эффекты интенсивного использования азотных удобрений, а его экологические последствия. И до самого последнего времени (по сути дела, так же как это было со спорами по поводу пестицидов, удобрений и других сельскохозяйственных химикатов) этот широкий раздел оставался в стороне от поля деятельности ученых-агрономов.

Теперь, кроме открытой дискуссии, наука получила еще один путь поисков истины — накопление как можно большего количества данных. Руководствуясь этим, некоторые из нас сотрудников Цент-

pa по изучению Биологии природных систем при Вашингтонском университете, решили изучить ситуацию, возникшую в Декейтере, более детально. Превосходную информацию об уровне нитратного загрязнения реки Сангамон можно было получить в Водохозяйственной службе штата Иллинойс; в нашем распоряжении имелись и данные об использовании удобрений. Но, несмотря на Очевидное совпадение этих данных, из них нельзя было сделать неопровержимые выводы до тех пор, пока отсутствовала информация о путях миграции азотных удобрений от пункта, где они вносились в почву, до самой реки. Задача состояла в том, чтобы научиться различать в водах реки нитраты, ведущие свое происхождение от искусственных удобрений, и нитраты, образующиеся при разложении гумуса или других органических веществ.

Тут. я вспомнил наблюдения, производившиеся в моей лаборатории около двадцати лет назад. Тогда мы использовали тяжелый (нерадиоактивный) изотоп азота в качестве трассера при изучении синтеза вирусов в растениях. В природе атом азота существует в двух формах, которые химически идентичны и различаются только по атомному весу. Одна из них, азот-14 (атомный вес 14), составляет 99,6 процента всего азота, существующего в природе; другая форма, азот-15 (атомный вес 15), составляет приблизительно 0,4 процента. Соотношение между этими двумя формами азота может быть определено с хорошей точностью с помощью электронного прибора — масс-спектрометра.

Масс-спектрометрические измерения быстро помогли нам установить, что соотношение между изотопами азота в искусственных удобрениях, используемых в Иллинойсе, такое же, как и в воздухе (естественное следствие того факта, что химически они состоят из азота воздуха), в то время как азот, содержащийся в почве, навозе и в сточных водах, значительно обогащен азотом-15. Это означало, что с помощью измерений соотношения изотопов в нитратах, взятых из реки Сангамон и из дренажных почвенных вод, можно установить, откуда произошли эти нитраты — из искусственных удобрений или из органических веществ почвы, навоза либо сточных вод.

Мы решили провести такие измерения. К счастью, сотрудник Университетского центра доктор Джон Гоэрс когда-то жил в Иллинойсе, хорошо знал район Декейтера и некоторых его жителей. Он заручился поддержкой группы проживавших вблизи города Церро-Гордо фермеров, чьи земли лежат в бассейне реки Сангамон. Вся земля в этом районе дренажируется с помощью системы черепичных труб, которые проложены в земле на глубине около метра. Обследовав ноля вместе со своими друзьями-фермерами, доктор Гоэрс установил местонахождение входных отверстии дренажных труб и поставил приспособления, в которые должна была собираться вода, поступающая в эти трубы. Пробы воды были направлены в лабораторию, где было определено содержание в ней нитра-

тов и сделан анализ азота на соотношение между азотом-15 и азотом-14. Было установлено, что если эти дренажные воды имели высокое содержание нитратов, то они были обеднены азотом-15, и наоборот. Это означало, что источник, ответственный за высокий уровень нитратов в дренажных почвенных водах, должен был сам иметь относительно низкое содержание азота-15. Единственно возможным источником такого рода являются искусственные азотные удобрения. Другие, более детальные исследования подтвердили этот вывод и показали, что как минимум 60 процентов нитратов в озере Декейтер образуются из удобрений, используемых на окрестных фермах. Теперь нет сомнений в том, что нитратная проблема в озере Декейтер объясняется интенсивным применением искусственных азотных удобрений на близлежащих фермах.

Следует отметить, что хотя наш университет не является сельскохозяйственным учреждением, но, подобно многим независимым университетам страны, он руководствуется убеждением, что главная его миссия — это распространение «чистых» знаний. Это отчасти справедливо для тех научных учреждений, главная цель которых -погоня за «основной» наукой: изучением фундаментальных законов природы. Особенно ярко это стремление проявилось в биологии, где большая часть исследований последних лет была посвящена выяснению тончайших деталей химических и физических процессов в живых организмах. Обычно такие явления не могут быть изучены в реальных живых системах, где они настолько многочисленны и так тесно переплетены, что природа какого-либо одного процесса затемняется последствиями других процессов. Вместо того, чтобы изучать эти процессы, исследователи концентрируют свое внимание на изучении «пробирочных» систем, на изучении реакция молекул, изолированных от живых организмов. Этот род исследований, называемый «молекулярной» биологией, уже становится синонимом «чистой» биологии.

Однако некоторые из нас считали, что такой подход неприменим к реальным биологическим процессам, происходящим в природе, — например в почве Иллинойса, — где внутренняя сложность системы должна быть выяснена более быстрым путем, чем путь искусственного изолирования отдельных ее частей в лабораторных условиях. И действительно, в научных кругах Соединенных Штатов началась всеобщая дискуссия, которая до некоторой степени отражает требование многих наших студентов приобщить науку к реальным мировым проблемам. Дискуссия концентрируется вокруг вопроса, имеет ли фундаментальная наука право преследовать лишь собственные интересы и можно ли вести столь же фундаментальные исследования на сложной арене природы, в том виде, в каком она существует вне лаборатории. Ниже мы поговорим об этом последнем аспекте, но кое-что из относящегося к нашей азотной проблеме полезно рассмотреть сейчас.

Один из моих университетских коллег доктор Дэниел Кол, является экспертом и способным исследователем электронных процессов, трансформирующих солнечную анергию в энергию химических превращений, которая представляет собой конечную стадию процесса фотосинтеза в растениях. Однако доктор Кол имеет дело не только с электронами; не менее сильно его занимает кризис окружающей среды и его влияние на благополучие человечества. В связи с этим не должно удивлять то, что он проявил интерес к нашим исследованиям поведения азотных удобрений в Иллинойсе с помощью изотопного анализа и принял в них участие. Действительно, ему мы обязаны многими недавними успехами не только в лабораторных исследованиях, но также в не менее важной проблеме взаимоотношений с иллинойсскими фермерами, которые, осознав возможное значение нашей работы для их собственного благополучия, отнеслись к ней с большим пониманием и помогли нам ценной информацией и средствами. Печально, но в то же время показательно, что решение доктора Кола участвовать в нашей работе вызвало неодобрение со стороны большинства его коллег по отделу, которые были убеждены, что подобная работа — это ничем неоправданное уклонение от «чистых» научных исследований. В дальнейшем многие споры прекратились, так как не только для официальных медицинских кругов Декейтера, но и для фермеров, агрономов и даже «чистых» биологов становится все более очевидным тот факт, что проблема удобрений — проблема серьезная и имеющая далеко идущее научное и социальное значение. Это стало ясно после того, как мы сообщили о результатах наших изотопных исследований на ежегодном научном семинаре, состоявшемся в конце 1970 года в средней школе Церро-Гордо. В нем участвовали местные фермеры, представителя отдела здравоохранения и агрономы Иллинойсского университета. Мы рассказали о наших результатах, дали их интерпретацию и изложили наш вывод о том, что высокий уровень нитратов в источниках водоснабжения Декейтера обязан в основном интенсивному использованию азотных удобрений на окрестных фермах.

Дискуссия затянулась до ночи. После живого обмена мнениями с агрономами все согласились, что в целом данные вполне обоснованы. Один из агрономов сообщил, что сельскохозяйственные специалисты уже рекомендовали местным фермерам подумать о возможности сокращения использования азотных удобрений. Несколько месяцев спустя этот самый агроном, один из ведущих сельскохозяйственных экспертов страны, был введен в состав Иллинойсского Совета по контролю за загрязнениями, где он предложил беспрецедентную в сельском хозяйстве США меру: регулирование государством использования удобрений. Наиболее существенной была реакция фермеров. Основываясь на своей превосходной научной интуиции, они дали ряд полезных

советов, касавшихся Дальнейшего развития наших исследование. Впоследствии несколько фермеров предложили использовать свей земли для экспериментальных исследований, имеющих целью установить, как повлияет Сокращение использования удобрений на содержание азота в дренажных водах. Но, возможно, самым радостным и значительным результатом дискуссии в средней школе Церро-Гордо стало то, что фермеры, то есть те, кто терпит наибольшие убытки от реформ в использовании удобрений, были не менее глубоко обеспокоены опасностью, грозящей водам Декейтера, чем представители медицины. Они дали понять, что они готовы рассмотреть любые предложения, которые помогут разрешить конфликт между потребностью Декейтера в качественной воде и их собственными жизненными интересами.

С тех пор наша работа пошла гораздо быстрее. Мы привлекли к решению широкого круга насущных проблем биологов, химиков, геологов, почвоведов, биохимиков, антропологов и экономистов. Мы изучаем распространенность метгемоглобинемии, чтобы оценить потенциальную опасность высокого уровня нитратов для здоровья детей. В то же время мы начали детальное изучение последствий, которые может иметь для фермеров сокращение использования удобрений.

Подобные исследования ведутся и другими учеными. Совсем подавно один из них, доктор Абрахам Гельперин из Иллинойсского университета, доложил результаты изучения детской смертности в различных графствах Иллинойса. Он сообщил, что в пяти графствах смертность маленьких девочек (но не мальчиков), родившихся в те месяцы, когда уровень нитратов был высоким (апрель, май, июнь), составляла 5,5 на 1000, а в месяцы, когда он был низким (август, сентябрь, октябрь), она составила 2,5 на 1000. Доктор Гельперин сделал вывод: эти данные свидетельствуют о том, что высокое содержание нитратов в воде, отмеченное в этих графствах, может влиять на смертность среди девочек.

Это может служить первым доказательством отрицательного воздействия интенсивного использования азотных удобрений на здоровье человека.

Полученные нами на полях Декейтера результаты имеют повсеместное значение. В Центральной Калифорнии интенсивное использование азотных удобрений привело к резкому увеличению содержания нитратов в колодцах, которые снабжают водой обширные площади. Подобные проблемы существуют в Израиле и Германии. Все это отражает непредвиденные последствия того факта, что важные технические достижения глубоко вторглись в окружающую среду, прежде чем мы осознали, что они не только способствуют развитию сельского хозяйства, но и несут в себе угрозу человеческому здоровью.

5. ВОДА ОЗЕРА ЭРИ

Наиболее вопиющим примером кризиса окружающей среды в Соединенных Штатах служит озеро Эри, громадное внутреннее море, размеры которого как бы символизируют незыблемость природы. Озеро Эри было главным природным ресурсом обширного района с полудюжиной крупных городов, 13-миллионным населением, мощной и разнообразной промышленностью, богатыми сельскохозяйственными угодьями и процветающим рыбным промыслом. Но в процессе создания всего этого богатства озеро так изменилось и оказалось настолько загрязнено, что природные биологические системы, составляющие ценность озера, почти полностью погибли. Судьба озера Эри дает представление о мере ущерба, который мы причиняем нашим природным ресурсам, создавая национальное благосостояние.

На протяжении последних десяти лет люди, жившие в окрестностях озера Эри, не могли не видеть его вырождения. Пляжи, которыми они наслаждались, теперь настолько загрязнены, что ими нельзя пользоваться каждое лето огромные массы разлагающейся рыбы и водорослей покрывают берег; когда-то искрящаяся водная порверхностъ покрыта нечистотами; нефть, сбрасываемая, в

один из его притоков, временами загорается. Биологический баланс озера Эри нарушен, и если озеро рока еще же погибло, то во всяко» случае оно поражено смертельным недугом.

Озеро Эри возникло 12000 лет назад. Оно было создано далеко выдвинувшимся ледником, который выдавил ложе Великих озер и потом растаял, заполнив образовавшееся углубление чистой водой. Минералы окружающих скал растворились в воде новорожденного озера, а потоки воды принесли в него те вещества, которые они вымыли из почвы прилегающих земель. Теперь могла зародиться биологическая жизнь озера. Микроскопические растения — водоросли — росли и размножались, создавая свою жизненную субстанцию из водорода, взятого из воды, азота и фосфора, образовавшихся в результате растворения азотных и фосфорных солей и углерода, усвоенного при поглощении углекислого газа атмосферы.

С развитием водорослей водная толща стала пригодной для воз-никновения сложного жизненного комплекса: мелкие животные организмы, которые питаются водорослями; рыбы, которые питают¬ся водорослями; разлагающие бактерии, которые превращают органические отбросы растений и животных в неорганические веще¬ства— углекислый газ, нитраты и фосфаты, — которые затем под¬держивают рост новых водорослей. Все это образует основной прес¬новодный экологический цикл.

Судя но первым записям об озере Эри относящимся к семнад¬цатому веку, в нем обитало огромное и разнообразное рыбное население. Воды озера были чисты и бедны водорослями, потому что питательных солей хватало лишь на ограниченное количество рас¬тений, которые вдобавок интенсивно поедались животными организмами. В течение двух столетий озеро Эри оставалось в биологически равновесном состоянии.

Но в начале нынешнего столетия рыбаки озера Эри стали отме¬чать внезапные изменения в жизни озера. Началось с исчезновения американского осетра, превосходной ценной рыбы, с давних пор обитавшей в озере. До 1900 года озеро Эри давало ежегодно 5000 центнеров осетра, но в течение следующего десятилетия продукция упала до 380 центнеров и уже никогда не превышала этого уровня; в 1964 году было добыто лишь 20 центнеров. В 1920 году северная щука, которая до тех пор давала уловы порядка тысяч центнеров, полностью исчезла. В 30-х годах улов сига, который раньше составлял половину общего улова на озере Эри, упал с 70000 до 3800 центнеров и уже никогда не был выше; с 1960 по 1964 год годовой улов сига составлял 40 центнеров. В 40-х годах в озере исчезли кумжа и форель, а в 60-х годах та же участь постигла голубую щуку. Общий улов рыбы, в центнерах, почти не уменьшился с 1900 года, но теперь ценные породы рыб заменены «грубой» ры¬бой— окунем, карпом, сомом, сазаном и корюшкой (благодаря вне

запной ее инвазии из океана в 50-х годах). Выручка от улова резко упала.

Рыба дала первое предупреждение о том, что биология озера стала изменяться. Начало этого изменения относится примерно к 1900 году. В 1928 году Общество естественных наук города Буффало изучало озеро и отметило отсутствие существенных изменений в химии и биологии озера, которые могли бы привести к исчезновению рыбы. Одной из предполагаемых причин было загрязнение сточными водами и промышленными отходами городов, расположенных на берегу озера, но в отчете было сказано следующее: «Можно смело сказать, что озеро в целом на удивление свободно от загрязнений… Часто повторяющееся утверждение, что стоки реки Детройт и городов западного побережья загрязняют воды восточной части озера и приносят ущерб рыбному хозяйству, лишено основания. Нигде в открытой части oзepa не было обнаружено загрязнений — ни в водной толще, ни на дне».

Другой возможной причиной гибели рыбы могло быть недостаточное содержание в воде озера кислорода, необходимого для поддержания жизни наиболее активных видов. Уровень содержания кислорода в воде — очень чувствительный индикатор загрязнения. Когда неочищенные стоки поступают в озеро, они приносят с собой большое количество органических веществ. Чем больше органических веществ поступает в озеро, тем больше требуется кислорода для того, чтобы перевести их в неорганические соли; эта «биологическая потребность кислорода», или ВПК, служит, таким образом, мерой загрязненности воды органическими веществами.

Проблема кислорода в сильной степени зависит от характера циркуляции воды в озере. Кислород попадает в толщу воды с поверхности, которая соприкасается с воздухом и где достаточно света для производства кислорода за счет фотосинтеза. Это означает, что кислород может достичь более глубоких слоев озера только при условии хорошей вертикальной циркуляции. Когда озеро мелков — как это имеет место в западной части озера Эри, — волнение хорошо перемешивает водную массу и распределяет кислород по всему объему. Однако в более глубоководных районах, например в центральной части озера Эри, такая вертикальная циркуляция наблюдается лишь эпизодически.

В летние месяцы, особенно во время штиля, в центральной части озера Эри устанавливаются условия, препятствующие вертикальной циркуляции кислорода. Если ВПК в толще воды или у дна достаточно высока, то придонные воды могут полностью израсходовать свой кислород. Поэтому рыба, которая заплывает в придонный слой воды, потому что ей нужен холод, может не найти здесь достаточного количества кислорода. Многие виды рыб озера Эри проводят начальный период своего развития на дне озера, и они могут погибнуть, если содержание кислорода станет слишком низким. Вот
почему загрязнение от неочищенных стоков, которое увеличивая биологическую потребность кислорода озерных вод, может привести к низкому содержанию кислорода в придонных слоях озера в летние месяцы. Биологи составлявшие в 1928 году отчет об озеро Эри, знали об этом. Однако они обнаружили лишь небольшое снижение содержания кислорода в озерной воде и пришли к выводу о том, что количество сточных вод было недостаточно велико, чтобы повлиять на содержание кислорода в озере.

Биологи не могли найти правильного ключа к проблеме до 1953 года. Лотом этого года в западной части озера Эри, где обычно вода хорошо перемешивается в течение всего года, наблюдалась устойчивая стратификация, которая эпизодически имеет здесь место. На протяжении всего августа скорости ветра были необычайно ниэкими, небо было чистым, температура высокой. 1 сентября доктор Н. В. Бритт из Института гидробиологии Огайоского университета проводил исследования среди островов западной часта озера, измеряя температуру воды, содержание кислорода и изучая пробы ив придонных слоев озера. Его записи свидетельствуют о том, что в период с 1 но 4 сентября в западной части озера наблюдалась устойчивая температурная стратификация. В результате придонные воды озера стали лишаться кислорода: вместо обычного уровня, примерно 5 частей кислорода на миллион частей воды, придонные слои содержали только 1 часть кислорода и меньше.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации