Общие закономерности взаимодействия любых живых существ, включая и человека как биологическое существо, изучает наука – общая экология, в состав которой входят следующие разделы:

- аутэкология – исследующая индивидуальные связи отдельного организма (особи) с окружающей средой;

- популяционная экология (демэкология) – изучающая структуру и динамику популяций отдельных видов

- синэкология (биоценология) – изучающая взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем.

В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. В связи с обострением экологической обстановки наблюдается «экологизация» всех наук и отраслей народного хозяйства, т. е. обязательному учету законов и требований экологии при осуществлении любой деятельности.

В таком качестве экологию разделяют на 2 части – теоретическую и прикладную:

- теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни в экосистемах и самой биосфере как глобальной экосистеме Земли, на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека;

- прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов теоретической экологии.

1.3. Основные задачи экологии

Основные задачи экологии:

- Исследование закономерностей организации жизни в природных системах, в том числе при антропогенном воздействии на эти системы.

- Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменения природы в результате деятельности человека, управление процессами, протекающими в биосфере.

- Регуляция численности популяций.

- Восстановление нарушенных природных систем и сохранение эталонных участков биосферы.

- Формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали.

- Оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государства.

1.4. Основные понятия экологии

Вид – совокупность особей, обладающих общими морфофизиологическими признаками, занимающих свою область обитания, способных в природных условиях скрещиваться друг с другом.

Популяция – совокупность особей одного вида, объединённых общими условиями существования.

Биоценоз – совокупность популяций, которая функционирует в определённом пространстве абиотической среды – биотопе. Биоценоз и биотоп функционируют как единое целое или экосистема.

Экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи друг с другом. Примером экосистемы могут быть лес, луг, озеро.

Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, и мира микроорганизмов), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы.

Понятие экосистема и биогеоценоз не синонимы: экосистема – это капля воды с микроорганизмами, лес, горшок, биологические очистные сооружения, космический корабль, но при этом биогеоценозом они не являются. Экосистема может включать несколько биогеоценозов. Т. о. понятие «экосистема» шире, чем биогеоценоз, т.е. любой биогеоценоз является экосистемой, но не любая экосистема может считаться биогеоценозом, причем биогеоценозы – это сугубо наземные образования, имеющие свои четкие границы.

Биосфера – (bios – жизнь, spharia – шар) – это сумма экосистем, включающая все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли. Оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросферу. В своей основе биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи.

1.5. Признаки популяции

Популяция характеризуется рядом признаков:

- плотность – количество особей или биомассы на единицу площади;

- рождаемость – способность популяции к увеличению численности;

- смертность – гибель особей в популяции;

- возрастная структура, распределение в пространстве, кривая роста и т.п.

Для исследования возpастных стpуктуp популяций используют гpафические пpиемы, напpимеp возpастные пиpамиды популяции, шиpоко используемые в демогpафических исследованиях (рис.). Возрастной состав популяции – соотношение разных возрастных групп. В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи, в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, возрастное распределение равномерно, а в отмирающих содержится большая доля старых особей.

Рис.2. Возрастные пирамиды популяции.

А - массовое размножение,

В - стабильная популяция,

С - сокращающаяся популяция.

Урок 2. Учение о биосфере

2.1. Учение о биосфере

Правильно понять, найти рациональное решение проблемы взаимодействия системы «общество – техника – природа» помогает учение о биосфере, принадлежащее русскому ученому Владимиру Ивановичу Вернадскому.

Биосфера – наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых организмов.

Биосфера по Вернадскому представляет собой сложную природную систему и включает:

- «живое вещество», т.е. множество живых организмов.

- «биогенное вещество», т.е. органоминеральные или органические продукты, созданные живым веществом (каменный уголь, торф, подстилка, гумус - верхний плодородный слой почвы).

- «биокосное вещество», созданное живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы).

- «косное вещество», образованное без участия живых организмов (магматические горные породы).

2.2. Строение биосферы

Биосфера охватывает:

- нижнюю часть атмосферы;

- всю гидросферу – океаны, моря, поверхностные воды суши;

- верхнюю часть литосферы.

Верхней границей биосферы является озоновый слой (20-30 км от земной поверхности), а её нижняя граница не опускается в литосферу ниже 2-3 км – к биосфере относятся верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов.

Основу жизни на Земле составляет процесс фотосинтеза, осуществляемый наземными растениями, пресноводными водорослями и морским фитопланктоном. Кислород атмосферы Земли является результатом фотосинтеза.

В настоящее время на Земле насчитывается 1265500 видов организмов (1 млн. видов животных и 265500 видов растений).

Биосфера распределена по поверхности Земли неравномерно. Она сформирована в виде природных комплексов, которые называются экосистемами (экологическими системами), или биоценозами.

Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления и распада органического вещества обеспечивают постоянный круговорот вещества и энергии.

Биосфера является единственным местом обитания человека и других живых организмов, причём из построений Вернадского и ряда других учёных следует закон незаменимости биосферы.

Биосфера – это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Понятно, что в данном законе имеются в виду возмущения природного происхождения, поскольку антропогенные возмущения могут представлять собой катастрофу на биосферном уровне.

Из этого закона следует, что конечная задача охраны природы – это сохранение биосферы как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

2.3. Ноосфера

Современные философские концепции сводятся к тому, что процесс взаимодействия общества и биосферы должен быть управляем, с тем, чтобы неизбежный НТП не привёл к деградации биосферы как среды обитания общества.

В отличие от биогенеза этот этап эволюции биосферы рассматривают как этап разумного развития, т.е. ноогенеза. Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.

Ноосфера – оболочка Земли, включающая общество с промышленностью, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами.

Основателем учения о ноосфере в ее современном понимании был В.И. Вернадский.

Закон ноосферы Вернадского имеет следующую формулировку:

Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек – природа.

Урок 3. Классификация и свойства экосистем

3.1. Состав и структура экосистем

Экосистема – это совокупность всех живых организмов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой.

Экосистема – основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда – компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.

Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов:

- абиотическими – компоненты неживой природы (экотоп);

- биотическими – компоненты живой природы (биоценоз).

Биоценоз – совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира и мира микроорганизмов (микробиоценоз).

Экотоп включает две главные составляющие: климат во всех его многообразных проявлениях и геологическую среду – почвы-грунты или эдафотоп. Все компоненты данной системы находятся в постоянном и сложном взаимодействии.

3.2. Трофическая цепь

Трофическая цепь (то же, что пищевая цепь, цепь питания) – последовательный ряд видов животных и микроорганизмов, в котором каждый предыдущий служит источником пищи для последующего.

С точки зрения трофической структуры выделяют следующие организмы:

- автотрофы (иначе продуценты) – организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза;

- гетеротрофы – организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, а вынуждены использовать то, что создано автотрофами, поедая их.

Среди гетеротрофов выделяют:

- консументы первого порядка (фитофаги, травоядные, растительноядные) – поедают растительную пищу;

- консументы второго порядка (зоофаги, хищники) – поедают животную пищу;

- редуценты (сапрофиты, деструкторы) – разлагают отмершую органику до неорганических веществ.

Примерами трофических цепей могут служить:

- ягель олень волк (экосистема тундры);

- трава корова человек (антропогенная экосистема);

- микроскопические водоросли (фитопланктон) жучки и дафнии (зоопланктон) плотва щука чайки (водная экосистема).

3.3. Энергетика и продукция экосистемы

Основным (и практически единственным) источником энергии в экосистеме является солнечный свет, который трансформируется в органическое вещество, представляющее собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет, но большая часть энергии деградирует, проходит через систему покидает её в виде низкокачественной тепловой энергии (тепловой сток).

Следует отметить, что только около 2 % поступающей на поверхность земли энергии усваивается автотрофными организмами, большая часть (до 98%) рассеивается в виде тепловой энергии.

Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновременно цепь энергетическая, т. е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям.

Организмы-потребители (консументы), питаясь органическим веществом продуцентов, получают от них энергию, частично идущую на построение собственного органического вещества и связывающуюся в молекулах соответствующих химических соединений, а частично расходующуюся на дыхание, теплоотдачу, выполнение движений в процессе поиска пищи, ускользания от врагов и т. п.

Таким образом, в экосистеме имеет место непрерывный поток энергии, заключающийся в передаче ее от одного пищевого уровня к другому. В силу второго закона термодинамики этот процесс связан с рассеиванием энергии на каждом последующем звене, т. е. с ее потерями и возрастанием энтропии. Понятно, что это рассеивание все время компенсируется поступлением энергии от Солнца.

3.4. Экологические пирамиды

Трофическую структуру можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид.

Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.

Известны три основных типа экологических пирамид:

- пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона);

- пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества;

- пирамида энергии, имеющая универсальный характер, показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.).

Рис. 5. Упрощенная схема пирамиды Элтона

Рис.7. Пиpамида пеpедачи энеpгии по пищевой цепи

3.5. Виды экосистем

Существует несколько классификаций экосистем.

Экосистемы по характеру происхождения:

- природные (болото, луг);

- искусственные (пашня, сад, космический корабль).

Экосистемы по размерам:

- микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева или поляна в лесу);

- мезоэкосистемы (лесной массив или степной колок);

- макроэкосистемы (тайга, море);

- экосистемы глобального уровня (планеты Земля).

Экосистемы по типу источника энергии:

- движимые Солнцем, малосубсидируемые – получают энергию практически только от Солнца и имеют низкую продуктивность (открытые океаны, высокогорные леса);

- движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками – экосистемы, обладающие естественной плодородностью и производящие излишки органического вещества, которые могут накапливаться (заливы, дождевые леса);

- движимые Солнцем и субсидируемые человеком – наземные и водные агроэкосистемы, получающие энергию не только от Солнца, но и от человека в виде орошения, удобрения (поля зерновых и т.п.);

- движимые топливом (индустриально-городские экосистемы) – высококонцентрированная энергия топлива не дополняет, а заменяет солнечную энергию, а пища привозится извне (города, мегаполисы).

Урок 4. Динамические процессы в экосистемах

4.1. Подвижность экосистемы

Экологическая система не является абсолютно стабильным, застившим образованием. В ней постоянно осуществляются жизненные процессы, связанные с переходом вещества и энергии с одних пищевых уровней на другие, с изменением численности и плотности популяций в результате взаимодействия хищников с жертвами, а жертв с источниками их корма.

Вместе с тем, подвижность экосистемы также относительна: экосистемы таежных лесов или целинных степей существуют длительное время (сотни лет) и, на первый взгляд, стабильны, устойчивы, неподвижны.

Таким образом, мы сталкиваемся с тем фактом, что экосистемы, с одной стороны, действительно стабильны, а с другой – подвижны, динамичны во времени и пространстве.

Подвижно-стабильное состояние биогеоценозов (экосистем) во времени и пространстве представляет собой результат двух процессов:

- гомеостаза;

- сукцессии.

4.2. Гомеостаз

Важнейшим свойством биогеоценоза (экосистемы) является его устойчивость, сбалансированность происходящих в нем процессов обмена веществом и энергией между всеми компонентами, вследствие чего биогеоценозу свойственно состояние так называемого подвижного равновесия, или гомеостаза (от греч. гомео - тот же, подобный, стазис - состояние).

С точки зрения науки управления, именуемой кибернетикой, гомеостаз обеспечивается механизмами так называемой обратной связи.

К примеру рассмотрим условную экосистему, состоящую из популяций двух видов: оленя и волка (рис.). В этой системе, где волки поедают оленей, последние, на языке биологии, являются жертвами, в то время как волк есть хищник. Если численность жертвы постоянно растет, то хищник, который только этой жертвой и питается, тоже имеет возможность увеличить свою численность (или в соответствии с рассмотренными выше понятиями - увеличить объем и совершенствовать структуру популяции). В этом проявляется положительная обратная связь.

Рис. Пример действия механизма обратной связи

Но поскольку хищник (волк) ест оленей, то он, естественно, снижает численность популяции оленя. В этом проявляется отрицательная обратная связь. Если численность волка выше некоторого предела, то он соответственно снизит численность оленя и в итоге окажется перед необходимостью ограничения собственной численности из-за недостатка пищи, связанного с затрудненностью ее добычи.

В естественной экологической системе все время поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Численность и волка и оленя всегда будет держаться на определенном уровне.

В основе лежит известный физико-химический принцип (закон) Ле Шателье (1884) – изменение внешних условий (температуры, давления) физико-химической равновесной системы вызывает в ней реакции, противодействующие производимому изменению.

При определенном уровне стрессового фактора, например при нашествии других хищников или массовой гибели одного из компонентов из-за болезней, информационная обеспеченность экосистемы не может за счет отрицательной обратной связи компенсировать отклонений, определяемых положительной обратной связью. Тогда данная система прекратит свое существование.

Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны, несмотря на стрессовые воздействия, сохранить устойчивость системы, хотя и в измененном виде, называют гомеостатическим плато (рис.).

Рис. Схема формирования гомеостатического плато в экосистеме, в пределах которого посредством отрицательной обратной связи поддерживается относительная стабильность системы при воздействиях, вызывающих нарушение сбалансированности

4.3. Сукцессия

Стабильное состояние экосистемы, ее гомеостаз биогеоценоза не есть нечто застывшее, неподвижное. Гомеостаз – это, в сущности, подвижное равновесие, и в любой экологической системе идут процессы, меняющие ее во времени и пространстве. При этом изменяется состав биоты, структура экосистемы и ее продуктивность.

Последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов) или воздействия человека, называется сукцессией (от лат. сукцессио - последование, следую).

Данная смена происходит в силу действия экологического принципа (закона) сукцессионного замещения. Природные биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к наиболее устойчивому в данных условиях состоянию климакса. Сукцессия - постепенный процесс изменения структуры и состава биоценоза.

4.4. Климакс

Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в который изменяется видовая структура сообщества и абиотическая среда его существования вплоть до кульминации его развития — возникновения стабилизированной системы. Такую стабилизированную экосистему называют климаксом.

В зависимости от первоначального состояния субстрата, различают:

- первичная сукцессия – формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате;

- вторичная сукцессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных условий.

В качестве примера первичной сукцессии обычно приводят зарастание еловым лесом новых территорий на севере нашей страны.

Ельник – это последняя климаксная стадия развития экосистемы в климатических условиях Севера, т. е. уже коренной биоценоз. Вначале же здесь развиваются березняки, ольховники, осинники, под пологом которых растут ели. Постепенно они перерастают березу и вытесняют ее, захватывая пространство (рис.).

Рис.. Смена березняка ельником

Классическим примером природной сукцессии является «старение» озерных экосистем — эвтрофикация. Она выражается в зарастании озер растениями от берегов к центру. Здесь наблюдается ряд стадий зарастания — от начальных — дальние от берега до достигнутых у берега. Эти стадии показаны и описаны на рис. 2.

Рис. 4. Зарастание эвтрофного водоема с непроточной или слабопроточной водой (пунктиром показан нижний уровень воды). Зоны: 0 — свободноплавающие растения, 1 — низкие (придонные) погруженные растения, 2 — высокие погруженные растения, 3 — растения с плавающими листьями, 4 — высокие надводные растения, 5 — низкие и средневысокие надводные растения, б — черноольховая топь. Отложения: 1 — сапропелит, 2—3 — сапропелитовый торф, 4 — тростниковый и камышовый торф, 5 — осоковый торф, 6 — лесной торф

В конечном итоге озеро превращается в торфяное болото, представляющее собой устойчивую экосистему климаксного типа. Но и она не вечна - на ее месте постепенно может возникнуть лесная экосистема уже благодаря наземной сукцессионной серии в соответствии с климатическими условиями местности.

Урок 5. Экологические факторы окружающей среды

5.1. Понятие экологический фактор

Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями.

Окружающая среда – это фактически набор воздействующих на организм экологических факторов.

Но если окружающая среда, как мы уже сказали, не имеет количественных характеристик, то каждый отдельный фактор (будь то влажность, температура, давление, белки пищи, количество хищников, химическое соединение в воздухе и т. п.) характеризуется мерой и числом, т. е. его можно измерить во времени и пространстве (в динамике), сравнить с каким-либо эталоном, подвергнуть моделированию, предсказанию (прогнозу) и, в конечном счете, изменить в заданном, направлении. Управлять можно только тем, что имеет меру и число.

5.2. Классификация экологических факторов

Классификация экологических факторов по природе:

- абиотические (абиогенные) – факторы неживой, или косной природы;

- биотические (биогенные) – факторы живой природы.

Классификация экологических факторов по происхождению:

- природные;

- антропогенные.

Факторы неживой природы (абиотические):

- физические (космические, климатические, орографические, почвенные);

- химические (компоненты воздуха, воды, кислотность и иные химические свойства почвы, примеси промышленного происхождения).

К биотическим факторам относятся:

- зоогенные (влияние животных);

- фитогенные (влияние растений);

- микробогенные (влияние микроорганизмов).

Урок 6. Абиотические факторы окружающей среды

6.1. Общие закономерности распределения уровней и региональных режимов экологических факторов

Географическая оболочка Земли неоднородна в пространстве, она дифференцирована на отличающиеся друг от друга территории. Ее последовательно делят на физико-географические пояса, географические зоны, внутризональные горные и равнинные области и подобласти и подзоны и т. д.

Физико-географический пояс – это крупнейшая таксономическая единица географической оболочки, слагающаяся из ряда географических зон, близких по тепловому балансу и режиму увлажнения.

Выделяют, в частности, арктический и антарктический, субарктический и субантарктический, северные и южные умеренные и субтропические, субэкваториальный и экваториальный пояса.

Географическая (она же - природная, ландшафтная) зона - это значительная часть физико-географического пояса с особым характером геоморфологических процессов, с особыми типами климата, растительности, почв, животного и растительного мира.

Например, в пределах северного полушария выделяют следующие зоны: ледяную, тундры, лесотундры, тайги, смешанных лесов Русской равнины, муссонных лесов Дальнего Востока, лесостепную, степную, пустынные умеренного и субтропического пояса, средиземноморскую и др.

Зоны имеют преимущественно (хотя далеко не всегда) вытянутые в широком плане очертания и характеризуются сходными природными условиями, определенной последовательностью в зависимости от широтного положения. Таким образом, широтная географическая зональность - это закономерное изменение, физико-географических процессов, компонентов и комплексов от экватора к полюсам. Понятно, что речь идет в первую очередь о совокупности факторов, образующих климат.

Зональность обусловлена главным образом характером распределения солнечной энергии по широтам, т. е. с уменьшением ее прихода от экватора к полюсам и неравномерностью увлажнения. Положение о зональности географической оболочки (а следовательно, и биосферы) было сформулировано известным русским почвоведом В. В. Докучаевым.

Наряду с широтной существует также типичная для горных районов вертикальная (или высотная) зональность, т. е. смена растительности, животного мира, почв, климатических условий, по мере подъема от уровня моря, связанная в основном с изменением теплового баланса: перепад температуры воздуха составляет 0,6-1,0 °С на каждые 100 м высоты.

Географическая зональность присуща не только материкам, но и Мировому океану, в пределах которого разные зоны различаются количеством приходящей солнечной радиации, балансами испарения и осадков, температурой воды, особенностями поверхностных и глубинных течений, а следовательно, и миром живых организмов.

6.2. Космические факторы

Биосфера попадает под влияние следующих космических факторов:

- солнечная активность;

- космическая пыль, метеоритное вещество, остатки астероидов;

- сближение с кометами и другими космическими телами;

- вещества и волны, возникающие в результате вспышек сверхновых звезд;

Наша планета наиболее тесно связана с процессами, происходящими на Солнце, с так называемой солнечной активностью. Гелиобиология – наука, рассматривающая воздействие изменений активности Солнца на биосферу Земли.

6.3. Лучистая энергия Солнца и её значение для организмов

Энергия солнечного излучения распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн.

Свет – это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле. Он участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание органических соединений из неорганических растительностью Земли, и в этом его важнейшая энергетическая функция. В процессах фотосинтеза наиболее важную роль играет фотосинтетически активная радиация (380-710 нм).

Важное значение для организмов имеет интенсивность освещения.

Растения по отношению к освещенности подразделяются на:

- светолюбивые (гелиофиты) – луговые травы, хлебные злаки, сорняки;

- тенелюбивые (сциофиты) – растения таежных ельников, лесостепных дубрав;

- теневыносливые (имеют широкий диапазон толерантности к свету и могут развиваться как при ярком освещенности, так и в тени).

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Одним из самых надежных сигналов, регулирующих активность организмов во времени, является длина дня – фотопериод. Фотопериодизм как явление — это реакция организма на сезонные изменения длины дня.

6.4. Абиотические факторы наземной среды

Абиотическая компонента наземной среды (суши) включает совокупность климатических и почвенно-грунтовых условии, т. е. множество динамичных во времени и пространстве элементов, связанных друг с другом и влияющих на живые организмы.

Основные факторы наземной среды:

- температура;

- вода (количество осадков, влажность воздуха) – растения по отношению к влажности (гигрофиты – наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности; мезофиты – переносят незначительную засуху; ксерофиты и склерофиты – растения сухих степей и пустынь), животные по отношению к влажности (гигрофилы – влаголюбивые, мезофилы, ксерофилы – сухолюбивые);

- движение воздушных масс (ветер);

- давление атмосферы;

- химические факторы воздушной среды (состав атмосферного воздуха);

- пожары.

6.5. Абиотические факторы водной среды

Основные факторы водной среды:

- температурная стратификация – изменение температуры воды по глубине водного, объекта;

- прозрачность воды определяет проникновение в ее толщу солнечного света и световой режим, а следовательно, и накопление биомассы (продукция), которое возможно лишь в пределах так называемой эвфотической, т. е. в освещенной толще воды, где процессы фотосинтеза преобладают над процессами дыхания;

- соленость (содержание в воде растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов);

- растворенные газы (кислород и углекислый газ), от которых зависят фотосинтез и дыхание водообитающих организмов;

- кислотность среды (значение рН);

- течения и волнения в реках, морях, океанах.

6.6. Абиотические факторы почвенного покрова

Педосфера – поверхностный тонкий слой литосферы (почва).

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т. е. способность обеспечивать органическое и минеральное питание растений. Плодородие зависит от физических и химических свойств почвы, которые в совокупности представляют собой эдафогенные (от греч. эдафос - почва), или эдафические, факторы.

Эдафические факторы делятся на:

- химические — реакция почвы, солевой режим почвы, элементарный химический состав почвы, обменная способность и состав обменных катионов;

- физические — водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее гранулометрический состав, структура и др.;

- биологические — растительные и животные организмы, населяющие почву.

Важнейшие экологические факторы:

- влажность (доступная влажность для растений);

- температура почвы – зависит от внешней температуры, но, благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим довольно стабилен и уже на глубине 0,3 м амплитуда колебания температуры менее 2 °С;

- структура и пористость почвы обеспечивают ее хорошую аэрацию;

- почвенные горизонты;

- реакция среды;

- соленость почвы (содержание водорастворимых солей – хлоридов, сульфатов, карбонатов).

6.7. Биогеные вещества как экологические факторы

Биогенные соли и элементы являются важными факторами и ресурсами среды для организмов:

- макроэлементы (требуются организмам в относительно больших количествах) – фосфор и азот в доступной для организмов форме, калий, кальций, сера и магний;

- микроэлементы (жизненно необходимы организмам, но в очень малых количествах) – железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

Урок 7. Биотические факторы окружающей среды

7.1. Биотические факторы

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.

Взаимоотношения между организмами чрезвычайно сложны и многообразны, и в целом их можно условно разделить на:

- прямые – заключаются в основном в непосредственных связях по линии питания: животные получают энергию для своей жизнедеятельности, поедая растения или других животных (например, отношения «хищник» - «жертва»);

- опосредованные – взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим (например, особые условия леса, своеобразный микроклимат для обитания других организмов).

7.2. Взаимодействия между живыми организмами

Взаимодействия между живимыми организмами (преимущественно животными) классифицируют с точки зрения их взаимных реакции:

- гомотипические – взаимодействия между особями и группами особей одного и того же вида;

- гетеротипические – взаимодействия между представителями разных видов.

Гетеротипические взаимодействия:

- хищничество – непосредственное поедание одних видов другими (птицы едят насекомых);

- паразитизм – организм-паразит постоянно обитает на поверхности или внутри тела другого животного или растения и живет за счет его питательных веществ (вши, гельминты);

- форезия (опыление) – перенос одними видами других (например, семян растений птицами и млекопитающими);

- комменсализм (сотрапезничество) – одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других (гиены едят падаль после львов);

- синойкия (сожительство) – использование одними животными мест обитания (нор, гнезд) других животных;

- нейтрализм – взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

- конкуренция – стремление двух видов (или индивидуумов одного вида) обладать одним и тем же ресурсом.

7.3. Биотические факторы почвы

Как уже упоминалось выше, почва – биокосное тело. В процессах ее образования и функционирования важнейшую роль играют живые организмы.

К ним относятся, в первую очередь, зеленые растения, извлекающие из почвы питательные химические вещества и возвращающие их обратно вместе с отмирающими тканями.

Но в процессах почвообразования решающую роль играют населяющие почву живые организмы (педобионты): микробы, беспозвоночные и др. Микроорганизмам принадлежит ведущая роль в трансформации химических соединений, миграции химических элементов, питании растений.

Первичное разрушение мертвой органики осуществляют беспозвоночные животные (черви, моллюски, насекомые и др.) в процессе питания и выделения в почву продуктов пищеварения. Фотосинтетическое связывание углерода в почве осуществляют в некоторых типах почв микроскопические зеленые и синезеленые водоросли.

Почвенные микроорганизмы осуществляют основное разрушение минералов и приводят к образованию органических и минеральных кислот, щелочей, выделяют синтезированные ими ферменты, полисахариды, фенольные соединения.

Важнейшим звеном в биогеохимическом цикле азота является азотфиксация, которую осуществляют азотфиксирующие бактерии.

7.4. Биологически активные вещества живых организмов

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, активные продуцируемые живыми организмами. Таковы в частности, фитонциды – образуемые организмов растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост.

Например, 1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ в сутки, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг. Поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Растения способны вырабатывать защитные вещества в ответ на заражение их патогенными грибами.

Летучие вещества одних растений могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путем выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией (от греч. аллелон - взаимно, патос - страдание).

Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называются антибиотиками; характерным примером является пенициллин. К антибиотикам относятся также антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках.

Опасные алкалоиды, оказывающие отравляющее и психотропное действие, содержатся во многих грибах, высших растениях. Сильнейшая головная боль, тошнота вплоть до потери сознания может возникнуть в результате долгого пребывания человека на багульниковом болоте.

7.5. Антропогенные экологические факторы

Вся история научно-технического прогресса, представляет собой совокупность преобразования человеком в своих целях природных экологических факторов и создания новых, ранее в природе не существовавших.

Выплавка металлов из руд и производство оборудования невозможны без создания высоких температур, давлений, мощных электромагнитных полей. Получение и сохранение высоких урожаев сельскохозяйственных культур требует производства удобрений и средств химической защиты растений от вредителей и возбудителей заболеваний. Современное здравоохранение немыслимо без средств хемо- и физиотерапии. Эти примеры можно умножить.

Примеры антропогенных экологических факторов:

- отходы;

- выбросы и сбросы загрязняющих веществ;

- пестициды;

- электромагнитные поля.

Урок 8. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

8.1. Закон лимитирующего фактора (закон Либиха)

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических факторов, причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах.

Растения нуждаются в значительных количествах влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но другие вещества, например бор или молибден, требуются в ничтожных количествах. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах.

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

8.2. Закон толерантности (закон Шелфорда)

Однако в начале XX века американский ученый В Шелфорд показал, что вещество (или любой другой фактор) присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.

Например, даже незначительное отклонение содержания в организме ртути (в принципе - безвредного элемента) от некоторой нормы приводит к тяжелым функциональным расстройствам (известная "болезнь Минамата"). Дефицит влаги в почве делает бесполезными для растения присутствующие в ней питательные вещества, но и избыточное увлажнение ведет к аналогичным последствиям по причинам, например, "задыхания" корней, закисания почвы, возникновения анаэробных процессов. Многие микроорганизмы, в том числе используемые в сооружениях биологической очистки сточных вод, весьма чувствительны к пределам содержания свободных ионов водорода, т. е. к кислотности среды (рН).

Проанализируем, что же происходит с организмом в условиях динамики режима того или иного экологического фактора. Если поместить какое-либо животное или растение в экспериментальную камеру и изменять в ней температуру воздуха, то состояние (все жизненные процессы) организма будет изменяться. При этом выявится некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Топт). при котором его активность (А) будет максимальной (рис.2. ). Но если режимы фактора будут отклоняться от оптимума в ту или иную (большую или меньшую) сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого максимального или минимального значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами. В организме произойдут изменения, вызывающие его смерть. Эти уровни окажутся, таким образом, смертельными, или летальными (Тлет и Т’лет).

Из всего изложенного вытекает и закон В. Шелфорда, или так называемый закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

8.3. Толерантность

Теоретически сходные, хотя не абсолютно аналогичные результаты можно получить в экспериментах с изменением других факторов: влажности воздуха, содержания различных солей в воде, кислотности среды и др. (см. рис. 2, б). Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т. е. толерантность к тому или иному фактору (от лат. толеранция — терпение).

Толерантность – выносливость вида по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора.

Диапазон между экологическим минимумом и максимумом фактора составляет предел толерантности.

Толерантные организмы — это организмы, устойчивые к неблагоприятным изменениям среды.

Рис. 2. Воздействие экологического фактора на организм

Отсюда слово "толерантный" переводят как устойчивый, терпимый, а толерантность можно определить как способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Любой элемент окружающей среды может выступать в качестве лимитирующего экологического фактора, если его уровень вызывает необратимые патологические изменения у организма и переводит его (организм) в необратимо пессимальное состояние, из которого организм не способен выйти, даже если уровень данного фактора вернется к оптимуму.

Любой живой организм имеет верхний и нижний пороги (пределы) устойчивости к любому экологическому фактору, при выходе за которые этот фактор вызывает у организма необратимые, стойкие функциональные отклонения в тех или иных органах и физиологических (биохимических) процессах, не приводя непосредственно к летальному исходу.

Охранять окружающую среду означает обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого (в первую очередь - человеческого) организма, т.е. управлять ею так, чтобы ни один фактор не оказывался лимитирующим по отношению к нему.

8.4. Адаптация

Адаптация – развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими.

Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации – твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных.

Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Так, запах цветка может служить для привлечения насекомых и тем самым способствовать опылению растения.

Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример – зимний сон у медведя.

Большинство адаптаций представляет собой сочетание перечисленных типов.

Урок 9. Природные ресурсы

9.1. Классификация природных ресурсов

Природными ресурсами называются элементы природы, которые являются средствами существования человеческого общества и используются им в процессе хозяйственной деятельности.

К ним относятся: энергия Солнца и ветра, почвы (земельные ресурсы), растения, животные, минеральное сырьё, вода и др.

Природные ресурсы по характеру их использования подразделяются на:

- исчерпаемые возобновимые;

- исчерпаемые невозобновимые;

- неисчерпаемые.

Исчерпаемые природные ресурсы – ресурсы, сокращающиеся по мере их использования. Большинство видов природных ресурсов относится к исчерпаемым природным ресурсам.

Возобновимые природные ресурсы – природные ресурсы, скорость восстановления которых сравнима со скоростью их расходования. К возобновляемым природным ресурсам относятся ресурсы биосферы, гидросферы, земельные ресурсы.

Невозобновимые природные ресурсы – ресурсы, не восстанавливающиеся самостоятельно и не восстановимые искусственно. К невозобновляемым ресурсам относятся главным образом полезные ископаемые. Процесс рудообразования и формирования горных пород идет непрерывно, но его скорость настолько меньше скорости извлечения полезных ископаемых из земных недр, что практически этим процессом можно пренебречь.

Неисчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, уменьшение которых неощутимо даже в процессе очень длительного использования: энергия солнечного излучения, ветра, морских приливов, климатические ресурсы и др.

Атмосфера и гидросфера формально являются неисчерпаемыми, поскольку в силу чисто физических причин на Земле возможно строго определенное количество вещества в одном из трех агрегатных состояний – твердом, жидком или газообразном. Исчезновение воды в том или ином регионе (пересыхание рек, образование пустынь на месте морей, исчезновение, в частности, Аральского моря) не означает, что воды стало меньше: она просто перемещается в другие места.

Вместе с тем запасы пресной воды, пригодные к использованию, составляют около 2,5% ее общего объема, две трети из которых локализованы ледниках и снежном покрове. Пресная же вода, образующая годовой сток, из-за разбавления в ней промышленных и бытовых сточных вод практически не пригодна к использованию без специальной обработки: очистки или водоподготовки. Это справедливо и для атмосферного воздуха, который в ряде городов и промышленных центров сильно загрязнен, и содержащиеся в нем примеси оказывают вредное воздействие на людей и другие живые организмы.

Таким образом, будучи неисчерпаемыми в количественном отношении, атмосферный воздух и вода являются исчерпаемыми качественно, по крайней мере локально.

9.2. Основные виды природных ресурсов

Минеральные ресурсы – совокупность запасов разнообразных полезных ископаемых, пригодных для использования в различных отраслях хозяйства как в современных условиях, так и в перспективе (рудные и нерудные ископаемые, сюда же относятся природные растворы солей в воде озёр, морей и подземных источников, которые содержат минералы в повышенных концентрациях).

В настоящее время сырьё, добываемое современными техническими средствами во всех частях мира, угрожающе исчерпывается. Ставятся вопросы рационального использования имеющихся ресурсов или замены естественных видов сырья на искусственные.

Земельные ресурсы - земная поверхность, пригодная для проживания человека и для любых видов хозяйственной деятельности. Земельные ресурсы характеризуются величиной территории и ее качеством: рельефом, почвенным покровом и комплексом других природных условий.

Почва - особое природное образование, возникшее в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха, климатических факторов и живых организмов. Важнейшее её свойство - плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растению. Ценность почвы не ограничивается её значением для сельскохозяйственного производства. Она является важнейшим звеном всех подземных биоценозов и биосферы Земли в целом.

Сельским хозяйством освоено около 30% площади суши. Практически все пригодные для сельского хозяйства земли уже освоены. Следовательно, площадь пашни на душу населения будет уменьшаться, отсюда возникает необходимость улучшения качества земель, повышения степени рациональности при её использовании.

Топливно-энергетические ресурсы - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ.

К топливно-энергетическим ресурсам относятся:

- различные виды топлива: каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова;

- энергия падающей воды рек, морских приливов, ветра;

- солнечная и атомная энергия.

И хотя общее потребление энергии неуклонно возрастает, участие в нём отдельных видов энергии подвергается постоянным колебаниям. Особенно резкое перераспределение можно было наблюдать во второй половине 20 века. Оно характеризовалось значительным превышением доли жидкого и газообразного топлива над долей угля в выработке энергии. Энергия горючих ископаемых будет в основном удовлетворять наши потребности в энергии вплоть до конца тысячелетия.

Вода не оказывает существенного влияния на мировой энергетический баланс. Тем не менее, она является идеальным источником дешёвой энергии для различных производств.

Родоначальником всех известных видов энергии, включая и ядерную, является Солнце. За трое суток Земля получает от Солнца такое количество энергии, какое могло бы освободиться при сжигании всех имеющихся природных запасов угля, газа, нефти и древесины. Отсюда становится ясно, что Солнце могло бы удовлетворить любые потребности людей в энергии, если бы только знать, как это можно реализовать. Разработанные к настоящему времени гелиоустановки относятся пока к области «малой энергетики». Перспективную и со временем, вероятно, даже самую дешёвую возможность использования солнечной энергии можно будет реализовать только тогда, когда мы овладеем процессами фотосинтеза.

Урок 10. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

10.1. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу

Основные виды вмешательства человека в экологические процессы:

- упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;

- концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;

- рост числа ядовитых отходов от химических производств;

- введение в экосистему новых видов;

- появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.

Нарушение основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на:

- положительные – воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаем;

- отрицательные – вырубка леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоление и опустынивание земель, резкое сокращение численности и исчезновение видов животных и растений.

10.2. Загрязнения

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение – поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

По объектам загрязнения различают:

- загрязнение поверхностных и подземных вод;

- загрязнение атмосферного воздуха;

- загрязнение почв;

- загрязнение околоземного космического пространства.

По источникам загрязнения различают:

- антропогенное загрязнение (от промышленных предприятий, теплоэнергетики, транспорта);

- природное загрязнение (пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки).

По видам загрязнений:

- химическое;

- физическое;

- биологическое.

По своим масштабам и распространению загрязнение может быть:

- локальным (местным);

- региональным;

- глобальным.

10.3. Приоритетные загрязняющие вещества

Приоритетные загрязняющие вещества:

- диоксид серы (с учетом эффектов вымывания диоксида серы из атмосферы и попадания образующихся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву и в водоемы);

- тяжелые металлы – свинец, кадмий и особенно ртуть;

- канцерогенные веществае, в частности бенз(а)пирен;

- нефть и нефтепродукты в морях и океанах;

- хлорорганические пестициды (в сельских районах);

- оксид углерода и оксиды азота (в городах);

- радиоактивные вещества;

- диоксины (хлоруглеводороды).

10.4. Виды и характер загрязнения окружающей среды

Промышленные загрязнения могут быть:

- механическими,

- химическими,

- физическими,

- биологическими.

К механическим загрязнениям относятся:

- запыление атмосферы,

- твердые частицы,

- разнообразные предметы в воде и почве.

Химическими загрязнениями являются всевозможные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу и гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой.

К физическим загрязнениям относят все энергетические загрязнения:

- тепловые выбросы;

- механическую энергию, включая вибрацию, шум, ультразвук;

- все виды излучений и полей.

Биологические загрязнения вызваны видами организмов, появившихся при участии человека и наносящих вред ему самому или живой природе.

Урок 11. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ

11.1. Охрана атмосферного воздуха

Охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды.

Атмосферный воздух выполняет сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д.

Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

11.2. Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть:

- естественным (природным) – вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров;

- антропогенным (техногенным) – связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

- газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

- жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

- твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха:

- диоксид серы (SO2);

- оксиды азота (NOX);

- оксид углерода (СО);

- твердые частицы.

На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых – формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др.

Наиболее опасное загрязнение атмосферы – радиоактивное.

Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком теплового (термического) загрязнения атмосферы служат так называемые термические зоны, например, «остров тепла» в городах, потепление водоемов и т. п.

11.3. Основные источники загрязнения атмосферы

В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли:

- теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.);

- предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии;

- автотранспорт;

- предприятия цветной металлургии;

- производство стройматериалов.

11.4. Экологические последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.

Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO₂), вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляются общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя 3-7 дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

11.5. Смог

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода.

Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог.

Различают два типа смога:

- зимний смог (лондонский тип) – повышенная влажность воздуха, отсутствие ветра и температурная инверсия;

- летний смог (лос-анджелесский тип) – возникает при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный выхлопными газами автомобилей.

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности.

Урок 12. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОСФЕРУ

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление.

На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы, «осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих». В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

12.1. Загрязнение гидросферы

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше 30000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.

Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала — уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти 50 лет. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 кмэ байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступает более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации.

Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностыо к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов,, захоронения отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19°С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3°С летом и 5°С зимой.

12.2. Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод

Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск неочищенных сточных вед — промышленных и коммунальных.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в 1995 г. в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, было сброшено сточньх вод на 21% больше, чем в 1994 г.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.

Значительную опасность представляют газо-дымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц, и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а так же микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, шламонакопителей, отстойников и др.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды будут неэффективными.

12.3. Экологические последствия загрязнения пресноводных экосистем. Эвтрофикация

Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его, развития резко увеличилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.

12.4. Экологические последствия загрязнения морских экосистем

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. куб. м сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке.

Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например.

Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофнкации;

— появлении «красных приливов»;

— накоплении химических токсикантов в биоте;

— снижении биологической продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;

— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробиовтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

12.5. Истощение подземных вод

Истощение вод следует понимать как недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе «человек – биосфера».

Практически во всех крупных промышленных городах мира, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Харькове, Донецке и других городах, где подземные воды длительное время эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки (понижения) с радиусами до 20 км и более.

Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значительному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности тысяч родников, многих десятков ручьев и небольших рек.

Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность.

Длительная интенсификация подземных водозаборов в определенных геолого-гидрогеологических условиях может вызвать медленное оседание и деформации земной поверхности.

12.6. Истощение поверхностных вод

Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирующем снижении их минимально допустимого стока.

Серьезнейшая экологическая проблема – восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию.

К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень Аральского моря катастрофически понижается в связи е недопустимо высоким забором воды из Амударьи и Сырдарьи. В результате объем Аральского моря снизился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, a соленость, воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза.

12.7. Создание водохранилищ

К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхностных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях.

Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям в окружающей природной среде.

Экологические последствия создания водохранилищ

Негативные	Позитивные
Затопление значительных площадей плодородных земель, подтопление прилегающей территории	Увеличение устойчивого речного стока
Изменение режима подземных вод (засоление, заболачивание и др.)	Снижение разрушительных последствии паводков
Переработка берегов	Аккумулирование стока воды водохранилища
Активизация сейсмической деятельности	Снижение процессов зарастания озер заливов в устьях рек

Необходимо учитывать, что создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Урок 13.АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛИТОСФЕРУ

13.1. Воздействия на литосферу

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию.

Воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры.

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является «базовой подсистемой биосферы: образно говоря вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минимального слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз.

Но, кроме того, литосфера служит основным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым».

13.2. Воздействия на почвы

Почва – один из важнейших компонентов окружающей природной среды.

Все основные экологические функции почвы замыкаются на одном обобщающем показателе – почвенном плодородии.

Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва н др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие.

Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом – в случае создания человеком монокультуры (пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в агроэкосистеме нарушается видовое разнообразие растительных сообществ, агроэкосистема упрощается, обедняется и становится неустойчивой, неспособной противостоять абиотическому или биотическому экологическому стрессу.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

- эрозия (ветровая и водная);

- загрязнение;

- вторичное засоление и заболачивание;

- опустынивание;

- отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

13.3. Эрозия почв

Эрозия почв – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия).

К эрозионным процессам относят также:

- промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров);

- военную эрозию (воронки, траншеи);

- пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота);

- ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31 % суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши.

Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков (образование оврагов и т.п.). Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, – одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Другие негативные антропогенные факторы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

13.4. Загрязнение почв

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира.

Основные загрязнители почвы:

- пестициды (ядохимикаты);

- минеральные удобрения;

- отходы и отбросы производства;

- газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- нефть и нефтепродукты.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ – «дуст»), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них – ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн.т особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами и др., которые интенсивно загрязняют почвы.

Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы. Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Почти 0,4 млн. га в нашей стране загрязнены медью, свинцом, кадмием и др.

Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. Причины загрязнения — аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы.

13.5. Вторичное засоление почв

Вторичное засоление развивается при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцования подвержено около 30 % орошаемых земель.

Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.).

13.6. Заболачивание почв

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты.

Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, появлением признаков оглеения и накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

13.7. Опустынивание

Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.

Причины и основные факторы опустынивания:

- природные (длительные засухи, засоление почв, преобладание легких почв, снижение уровня подземных вод, ветровая и водная эрозия);

- антропогенные (сведение лесов, чрезмерная нагрузка на пастбища, интенсивная распашка земель, нерациональное водопользование, выжигание прошлогодней травы).

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться.

13.8. Отчуждение земель

Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования:

- строительства промышленных объектов, городов, поселков;

- для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи);

- при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д.

По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель.

13.9. Воздействия на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых.

Недра могут быть:

- источником минеральных ресурсов (руды металлов);

- источником энергетических ресурсов (нефть, газ, геотермальное тепло);

- местом захоронения отходов;

- особо охраняемой территорией (пещеры, карст и т.п.);

- средой для возведения подземных сооружений.

Разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом:

- изменение рельефа местности (карьеры, отвалы);

- активизация опасных геологических процессов (землетрясения и оползни);

- изменение физических полей (распределение температуры в зоне вечной мерзлоты);

- химическое загрязнение и механическое нарушение почв;

- ухудшение качества подземных вод, истощение водоносных горизонтов;

- загрязнение атмосферного воздуха (выбросы загрязняющих веществ при работе технике, взрывных работах, горении отвалов и т.п.);

- нарушение растительного покрова;

- нарушение мест обитания животных.

Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью по силе негативного воздействия на природные экосистемы.

Урок 14. Глобальные экологические проблемы

14.1 . Причины экологического кризиса

Причины экологического кризиса в настоящее время:

- перенаселение Земли (каждому человеку нужна крыша над головой, свет, тепло, вода большинство этих потребностей удовлетворяется за счёт жесточайшей эксплуатации природы);

- несовершенные сельскохозяйственные и промышленные технологии (высокое потребление ресурсов при низкой эффективности);

- загрязнение воздуха, воды, почв, вырубка лесов

- пренебрежение человеком законов биосферы, антропоцентрическое мировоззрение большей части населения – потребительское отношение к природе, «все для блага человека».

14.2 . Глобальные экологические проблемы

Глобальные экологические проблемы – проблемы, возникающие в результате объективного развития общества, создающие угрозы всему человечеству и требующие для своего решения объединенных усилий всего мирового сообщества

К глобальным экологическим проблемам относятся экологические проблемы, которые:

- касаются всего человечества, затрагивая интересы и судьбы всех стран, народов и социальных слоев;

- приводят к значительным экономическим и социальным потерям, а в случае их обострения могут угрожать самому существованию человеческой цивилизации;

- требуют для своего решения сотрудничества в общепланетарном масштабе, совместных действий всех стран и народов.

Основные глобальные экологические проблемы рассмотрены ниже.

14.3 Загрязнение атмосферы

Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности ежегодно выбрасывают «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц.

Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются:

- теплоэлектростанции (выбросы сернистого и углекислого газа);

- металлургические предприятия (оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка);

- химические и цементные заводы (пыль, оксиды азота).

Наиболее распространенные загрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах:

- аэрозоли (твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе) соединений кремния, кальция и углерода и т.п.

- газовые выбросы – оксиды углерода, азота, серы.

14.4 Загрязнение почвы

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Основные загрязнители почвы:

- мусор, отходы;

- отвалы горных пород;

- тяжелые металлы;

- пестицидами;

- радиоактивные вещества.

Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

14.5 Загрязнение воды

На свои нужды человечество использует главным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы. Общее потребление речных вод возрастает из года в год во всех районах мира.

Недостаток воды усугубляется ухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и в быту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков. Загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод.

В настоящее время к числу сильно загрязненных относятся многие реки – Рейн, Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и др. Растет загрязнение Мирового океана. Причем здесь существенную роль играет не только загрязнение стоками, но и попадание в воды морей и океанов большого количества нефтепродуктов.

14.6 Проблема озонового слоя

Озоновый слой защищает поверхность Земли от жестокого ультрафиолетового излучения.

Большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере фреоны, или хлорфторуглеводороды (применяются в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях). Распространяясь, хлорфторметаны под действием ультрафиолета распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон.

К настоящему времени обнаружено множество «озоновых дыр», среди которых:

- над Антарктидой (около 23 миллионов квадратных километров);

- над Канадским арктическим архипелагом;

- над Шпицбергеном.

14.7 Проблема кислотных осадков

Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств загрязняющих веществ:

- 200 млн. твердых частиц (пыль, сажа, и др.);

- 200 млн. т. сернистого газа (SO2);

- 700 млн. т. оксида углерода;

- 150 млн. т. оксидов азота.

При взаимодействии с атмосферной влагой кислотные оксиды (серы, азота, углерода и т.п.) образуют растворы кислот, которые вместе с дождем попадают в почву:

(оксид серы + вода = сернистая кислота)

В результате выпадения кислотных осадков нарушается равновесие в экосистемах:

- снижено естественное плодородие почв;

- разрушаются здания, сооружения, памятники архитектуры;

- гибнет растительность.

14.8 Проблема парникового эффекта

Парниковый эффект – свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землей (многие газы пропускают бóльшую часть тепловой и световой энергии Солнца к поверхности Земли, но препятствуют быстрой отдаче излучаемого ею тепла в окружающее космическое пространство).

Причина парникового эффекта – рост содержания парниковых газов в атмосферном воздухе в результате антропогенной деятельности человека (промышленные выбросы). К парниковым газам относят:

- углекислый газ;

- метан (парниковая активность в 21 раз выше, чем у углекислого газа);

- оксиды азота (парниковая активность в 298 раз выше, чем у углекислого газа);

- фреоны (парниковая активность в 8500 раз выше, чем у углекислого газа).

Последствия парникового эффекта:

- повышение температуры воздуха у земной поверхности;

- таяние ледников;

- повышение уровня мирового океана.

14.9 Проблема перенаселения планеты

Одной из причин увеличения количества природных и особенно техно-природных опасных явлений, увеличения жертв и материальных потерь является рост человеческой популяции на Земле.

По оценкам историков, 10 тысяч лет назад, то есть в начале нового каменного века, численность населения Земли составляла 5 миллионов человек, в настоящее время на Земле насчитывается уже 6,5 миллиардов человек, а к 2050 г. составит 8,9 млрд. человек.

90 % прироста населения приходится на развивающиеся страны с низким уровнем жизни. Две трети населения земного шара вынуждены довольствоваться жизненным уровнем, составляющем 5-10 % от уровня в наиболее богатых странах.

14.10 Энергетическая проблема

Половина всех газов, обуславливающих «парниковый эффект», создается в энергетике, а топливно-энергетический баланс планеты складывается в основном из «загрязнителей»:

- нефти (40,3 %);

- угля (31,2 %);

- газа (23,7 %).

«Чистые виды» энегоресурсов (гидроэнергия и атомная энергия) дают в сумме менее 5 %, а на самые «мягкие», не загрязняющие атмосферу (ветровую, солнечную, геотермическую) приходятся доли процента.

Однако развитие солнечно и ветровой энергетики останавливается рядом факторов:

- более высокая себестоимость энергии;

- ограничения по климату (могут использоваться на территориях с достаточным солнечным излучением или скоростью ветра);

- большая потребность в территории (для выработки одинакового количества энергии площадь ветровой электростанции должна быть в 100 раз больше, чем площадь атомной электростанции).

14.11 Сырьевая проблема

Масштабы использования ресурсов резко возросли в последние десятилетия. Только с 1950 года объем добычи полезных ископаемых увеличился в 3 раза, ¾ всех добытых в ХХ веке полезных ископаемых добыто после 1960 года.

Одним из ключевых вопросов любых глобальных моделей стало обеспечение ресурсами и энергией. А ресурсами стало многое из того, что еще недавно считалось бесконечным, неисчерпаемым и «бесплатным"» – территория, вода, кислород.

14.12 Пути решения экологических проблем

Перспектива выхода из экологического кризиса – в изменении производственной деятельности человека, его образа жизни, его сознания. Возникла не только острая необходимость, но и возможность изменить суть технологической цивилизации, придать ей природоохранительный характер.

Основные направления для решения экологических проблем:

- создание безотходных (технологический прогресс может быть организован таким образом, чтобы отходы производства не загрязняли окружающую среду, а вновь поступали в производственный цикл как вторичное сырьё);

- разработка и внедрение материалосберегающих и энергосберегающих технологий;

- развитие природовосстановительных отраслей (лесное, водное, рыбное хозяйство);

- создание и расширение заповедников;

- экологическая экспертиза всех технических проектов высококвалифицированными специалистами в сфере охраны окружающей среды;

- доступность информации по экологии посредством радио, телевидения и прессы, повышение экологического сознания людей;

- развитие системы экологического воспитания, совершенствование всех видов художественного творчества, связанных с природой.

Урок 15.Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения

15.1. Действия загрязняющих веществ

Проявления отрицательного воздействия загрязнения на биосферу разнообразны:

- токсическое действие – острое или хроническое отравление организма, травматические повреждения органов (кожного покрова, зрения, слуха);

- аллергическое действие – изменение чувствительности организма к внешним воздействиям – аллергия;

- канцерогенное действие – раковые заболевания;

- мутагенное действие – генетические патологии.

Эффекты действия вредных веществ:

- Эффект синергизма – совместное воздействие на биосферу и организмы двух или более веществ оказывается более вредным, чем независимое друг от друга (например, никель относительно нетоксичен, но если он попадет в воду с меднистым стоком, то его токсичность возрастет в 10 раз).

- Эффект антагонизма – совокупное воздействие на биосферу и организмы двух или более веществ оказывается менее вредным, чем, действие каждого в отдельности.

- Эффект аккумуляции определенных химических (главным образом синтетических) и радиоактивных веществ – накоплению веществ в теле организма (концентрация радиоактивных веществ в некоторых водорослях может быть выше, чем в среде в сотни и тысячи раз).

- Интерлимитирующее действие вредных веществ основано на том, что их концентрация в окружающей среде постоянно изменяется во времени. Оно может в одних случаях ослаблять, а в других – усиливать токсический эффект по сравнению с действием постоянных концентраций.

15.2. Последствия загрязнения атмосферы

В человеческий организм вредные вещества могут поступать через дыхательные пути, пищеварительный тракт и кожный покров. Наибольшее значение имеет поступление их через органы дыхания, поэтому загрязнение атмосферы представляет для здоровья человека наибольшую опасность. Вредные вещества, содержащиеся в воздухе, поражают органы дыхания, зрения и обоняния.

Канцерогенные вещества, присутствующие в воздухе:

- 3,4-бенз(а)пирен (образуется при сжигании углеводородов);

- волокнистая асбестовая пыль;

- аэрозоли свинца, марганца.

Вещества оказывают раздражающее действие на дыхательные пути и присутствующие в воздухе:

- сернистый и серный ангидриды (SO2, SO3);

- окислы азота;

- пары азотной, соляной и серной кислот;

- сероводород и т.п.

15.3. Последствия загрязнения гидросферы

Находящиеся в загрязненной воде вредные вещества могут поступать в человеческий организм с пищей, воздействовать на кожный покров и слизистые оболочки.

К числу веществ, содержание которых в питьевой воде особенно вредно для человека, относятся:

- фтор (вызывает флюороз);

- свинец;

- кадмий, отравление которым вызывает тошноту и размягчение костей;

- хром, поражающий кожу – отеки, дерматиты, экземы;

- ртуть, острое и хроническое отравление которой проявляется в виде тошноты, воспаления слизистой оболочки полости рта (стоматиты), нарушений ЦНС;

- цианиды.

15.4. Действие шума и вибрации

Динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком, простирается от порога слышимости (0 дБ) до порога болевых нарушений (130 дБ). При воздействии на ухо шума с уровнем звукового давления > 145 дБ возможен разрыв барабанной перепонки.

Уже небольшой шум (50-60 дБ) создает нагрузку на нервную систему человека, занятого умственным трудом. Под воздействием продолжительного громкого шума снижается острота слуха.

Под влиянием сильного шума (90-100 дБ) притупляется острота зрения, появляются головные боли и головокружение, нарушаются ритм дыхания и пульс, повышается артериальное давление, сокращается выделение желудочного сока, снижается его кислотность, что может привести к гипертонии, гастриту и другим болезням.

Совокупность возникающих под действием шума нежелательных изменений в организме человека можно рассматривать как шумовую болезнь.

Общая вибрация возникает в результате вибрации поверхности, на которой находится человек (пол, сиденье), и распространяется на все тело.

Опасна вибрация тела с частотой, совпадающей с собственной частотой вибрации внутренних органов (7-9 Гц), она может привести к механическим повреждениям последних вследствие резонансного явления.

Локальная вибрация распространяется на часть тела, вызывает спазмы сосудов и таким образом приводит к нарушению периферического кровообращения.

Больные виброболезнью обычно жалуются на быструю утомляемость и мышечную слабость.

Урок 16. Экологический мониторинг

16.1. Понятие экологического мониторинга

Мониторингом называют систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определёнными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой.

Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

- Наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую природную среду, и за состоянием среды;

- Оценку фактического состояния природной среды;

- Прогноз состояния природной среды. И оценку этого состояния.

Таким образом, мониторинг – это многоцелевая информационная система наблюдений, анализа, диагноза и прогноза состояния природной среды, не включающая управлением качеством окружающей среды, но дающая необходимую информацию для такого управления.

16.2. Задачи экологического мониторинга

Основные задачи экологического мониторинга

- научно-техническое обеспечение наблюдения, оценки прогноза состояния окружающей среды;

- наблюдения за источниками поступления загрязняющих веществ и уровнем загрязнения окружающей среды;

- выявление источников и факторов загрязнения и оценки степени их воздействия на окружающую среду;

- оценка фактического состояния окружающей среды;

- прогноз изменения состояния окружающей среды и пути улучшения ситуации.

16.3. Классификация мониторинга

Классификация мониторинга:

- по масштабам наблюдения – глобальный (ГСМОС – глобальная система мониторинга окружающей среды), национальный, региональный, локальный, детальный (в переделах одного предприятия);

- по объектам наблюдения – атмосферного воздуха, подземных и поверхностных водных объектов, геологической среды (почвы и грунты), биологический мониторинг, мониторинг снежного покрова, мониторинг радиационного фона;

- по уровню загрязнения объектов наблюдения – фоновый (базовый) и импактный (ориентирован на источник загрязнения);

- по факторам и источникам загрязнения – инградиентный (физические воздействия – шум, вибрация и т.п.) и ингредиентный (отдельного загрязняющего вещества.);

- по методам наблюдения (контактные и дистанционные методы).

16.4. Оценка фактического состояния окружающей среды

В санитарно-гигиеническом мониторинге обычно используют:

- комплексные оценки санитарного состояния природных объектов по совокупности измеряемых показателей;

- индексы загрязнений.

Общий принцип расчета индексов загрязнений следующий: вначале определяется степень отклонения концентрации каждого загрязняющего вещества от его ПДК, а затем полученные величины объединяются в суммарный показатель, который учитывает воздействие нескольких веществ.

16.5. Единая государственная система экологического мониторинга

В настоящее время создается Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), назначение которой – выдача объективной комплексной информации о состоянии окружающей природной среды.

ЕГСЭМ включает мониторинги:

- источников антропогенного воздействия на окружающую среду;

- загрязнения абиотической компоненты окружающей природной среды;

- загрязнения биотической компоненты природной среды.

В рамках ЕГСЭМ предусмотрено создание экологических информационных служб.

Для управления качеством окружающей природной среды важно не только владеть информацией о ее состоянии, но и определять ущербы от антропогенных воздействий, экономическую эффективность, природоохранных мероприятий, владеть экономическими механизмами охраны окружающей природной среды.

Урок 17. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды

17.1. Объекты международного сотрудничества

Международное сотрудничество государств с целью охраны среды обитания человека, растительного и животного мира организовано под эгидой ООН.

Выбросы в атмосферу, загрязнение рек, морей и океанов и т. п. не могут быть ограничены государственными границами – ряд важнейших частей окружающей среды относится к объектам международного сотрудничества.

Прежде всего, это объекты, не входящие в юрисдикцию государств – космос, Антарктида, атмосфера Земли, Мировой океан.

Кроме того, это объекты, входящие в юрисдикцию государств:

- разделяемые природные ресурсы, находящиеся в пользовании двух и более государств (реки Дунай, Рейн, моря Балтийское, Средиземное и др.);

- редкие и исчезающие растения и животные, занесенные в международную Красную книгу;

- уникальные природные объекты, принятые на международный контроль (заповедники, национальные парки, памятники природы и др.), на содержание и охрану которых выделяются средства международными организациями за счет специальных фондов.

17.2. Принципы международного сотрудничества

Впервые основные принципы международного экологического сотрудничества были обобщены в Декларации Стокгольмской конференции ООН (1972). В современном понимании они изложены в Декларации конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992). Эти принципы включают, в частности, следующие идеи:

- люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с Природой;

- развитие на благо нынешнего поколения не должно осуществляться во вред интересам развития будущих поколений и во вред ОС;

- государства имеют суверенное право разрабатывать свои собственные ресурсы, но без ущерба ОС за пределами их границ;

- искоренение нищеты и неравенства в уровне жизни в различных частях мира необходимо для обеспечения устойчивого роста и удовлетворения потребностей большинства населения;

- государства сотрудничают в целях сохранения, защиты и восстановления целостности экосистем Земли;

- государства развивают и поощряют информированность и участие населения путем предоставления широкого доступа к экологической информации;

- государства принимают эффективные национальные законы по ОС;

- экологическая политика не должна использоваться для неоправданного ограничения международной торговли;

- в принципе тот, кто загрязняет ОС, должен нести и финансовую ответственность за это загрязнение;

- государства уведомляют друг друга о стихийных бедствиях или деятельности, которые могут иметь вредные трансграничные последствия;

- война неизбежно оказывает разрушительное воздействие на процесс устойчивого развития. Мир, развитие и охрана ОС взаимозависимы и неразделимы.

17.3. Международные организации

Международные организации позволяют объединить природоохранную деятельность заинтересованных государств независимо от их политических позиций, выделяя экологические проблемы из совокупности всех международных проблем.

Специализированные международные организации в сфере охраны окружающей среды:

Аббревиатура	Русское название
ЮНЭП	Программа ООН по окружающей среде
ЮНЕСКО	Программа ООН по вопросам образования, науки и культуры
ФАО	Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН
ВОЗ	Всемирная организация здравоохранения
ВМО	Всемирная метеорологическая организация
МОТ	Международная организация труда
МАГАТЭ	Международное агентство по атомной энергии
МСОП	Международный союз по охране природы
WWF	Всемирный фонд охраны дикой природы
МЮО	Международная юридическая организация
РК	Римский клуб
МЭС	Международный экологический суд
Greenpeace	ГРИНПИС

17.4. Конференции и соглашения

Ежегодно в мире проводятся сотни и даже тысячи конференций экологического направления (многосторонние и двусторонние, правительственные и неправительственные), на которых принимаются соответствующие документы: соглашения, конвенции, декларации, договоры и др. Это одна из развитых форм международного сотрудничества.

Основные конференции и соглашения:

- Международная конвенция по борьбе с заразными болезнями животных (Женева, 20 февраля 1935 г.);

- Международная конвенция по регулированию китобойного промысла (Вашингтон, 2 декабря 1946 г.);

- Первая Межправительственная конференция экспертов по научным основам рационального использования и сохранения естественных ресурсов биосферы (Париж, 4—13 сентября 1968 г.);

- Конференция ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5-6 июня 1972 г.);

- Конвенция об охране всемирного культурного и природного наследия (Париж, ноябрь 1972 г.);

- Совещание по безопасности и сотрудничеству в Европе (Хельсинки, август 1975 г.);

- Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха (Женева, 13 ноября 1979 г.);

- Конвенция о трансграничном воздействии промышленных аварий (Хельсинки, 17 марта 1992 г.);

- Международная конвенция о гражданской ответственности за ущерб от загрязнения нефтью (Брюссель, 29 ноября 1969 г.);

- Конвенция о запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду (Женева, 18 мая 1977 г.);

- Всемирная хартия природы, принятая Генеральной Ассамблеей ООН (28 октября 1981 г.);

- Венская встреча представителей государств - участников Совещания в Хельсинки (Вена, 22 апреля 1985 г.);

- Монреальская встреча (Монреаль, 16 сентября 1987 г.);

- Лондонская встреча (Лондон, 27-29 июня 1990 г.);

- Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 3-14 июня 1992 г.);

- Общеевропейская конференция министров окружающей среды (София, октябрь 1995 г.);

- Конференция Сторон Рамочной Конвенции ООН по изменению климата (Киото, Япония, декабрь 1997 г.), на которой подписан Протокол к Конвенции или Киотский протокол;

- Международный конгресс по устойчивому развитию (World Summit on Sustainable Development), 26.08 - 04.09.2002, Йоханнесбург, ЮАР.

17.5. Концепция устойчивого развития

Термин «sustainable development», переведенный с английского как «устойчивое развитие»1, впервые был применен в 1980 г. в докладе «Всемирная стратегия охраны природы», подготовленном Международным союзом охраны природы и природных ресурсов. На Конференции ООН в Рио-де-Жанейро теория устойчивого развития составила концептуальную основу принятых решений.

Понятие «устойчивое развитие» в широком смысле – процесс, соответствующий новому типу функционирования цивилизации, с экономическими, социальными, экологическими, культурными параметрами, радикально отличными от сложившихся исторически, т. е. ставится задача оптимизации управления не только природно-ресурсным потенциалом, но и всей совокупностью природно-социокультурного богатства.

Устойчивое развитие — это такое развитие общества, при котором все воздействия на ОС остаются в пределах хозяйственной емкости биосферы, так что не разрушается природная основа для воспроизводства жизни.

Переход общества к устойчивому развитию в соответствии с современным экологическим императивом (всеобщим обязательным законом) зависит от решения четырех основных задач современности:

- сохранение уцелевших и восстановление до уровня естественной продуктивности ряда деградировавших экосистем;

- рационализация потребления;

- «экологизация» производства;

- нормализация численности населения.

В апреле 1996 г. Указом Президента № 440 утверждена «Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию», а на заседании правительства в 1997 г. одобрена «Государственная стратегия устойчивого развития РФ».

В 2002 г. принята «Экологическая доктрина Российской Федерации», в соответствии с которой стратегической целью государственной политики РФ признано поддержание целостности природных систем и их жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, здоровья населения и обеспечения экологической безопасности страны.

Примерные тесты для контроля знаний

Тесты контроля качества усвоения дисциплины

1.Экология - это:

A) Наука о взаимоотношениях живых организмов со средой их обитания

B) Совокупность человека и окружающей среды

C) Наука о биоценозах

D) Наука о жизни

2.Термин «экология» предложен:

A) Ч. Элтоном

B) К. Мебиусом

C) В.Н. Сукачевым

D) Э. Геккелем

3.Антропогенное воздействие на природу - это:

A) Связанное с процессами в биосфере

B) Связанное с деятельностью человека

C) Связанное с природными явлениями

D) Связанное с геологическими явлениями

4.Слово «популяции» происходит от латинского «populus» и означает:

A) Класс

B) Государство

C) Национальность

D) Народ, население

5.Техносфера - это:

A) Это часть биосферы, преобразованной технической деятельности и человека

B) Хозяйственная деятельность людей

C) Социальная деятельность человека

D) Агротехническая деятельность человека

6.Биологическое разнообразие биосферы важно потому, что оно:

A) Делает круговорот веществ более замкнутым

B) Ускоряет поток энергии, объединяя океан и сушу

C) Приводит разомкнутости круговорота веществ

D) Ускоряет круговорот веществ, расширяет биосферу

7.Воздушная оболочка Земли - это:

A) Атмосфера

B) Литосфера

C) Гидросфера

D) Биосфера

8.Нижняя граница биосферы и литосферы определяется:

A) Температурой

B) Отсутствием воды

C) Давлением

D) Отсутствием кислорода

9.В каком слое атмосферы находится озоновый экран?

A) В стратосфере

B) В тропосфере

C) В мезосфере

D) В термосфере

10.Рекультивация земель:

A) Естественное восстановление плодородия почвы

B) Мероприятия, направленные па улучшение водных ресурсов

C) Искусственное восстановление плодородия почвы и растительного покрова после техногенного нарушения природы

D) Сокращение площади сельскохозяйственных полей

11.Разрушение почв под действием временных водных потоков:

A) Ветровая эрозия

B) Водная эрозия

C) Местная эрозия

D) Ирригационная эрозия

12.Совокупность всех растительных организмов

A) Фауна

B) Биота

C) Биом

D) Флора

13. Сообщество организмов, населяющее данную территорию, называют:

A) Популяцией

B) Экосистемой

C) Биоценозом

D) Биогеоценозом

14.Понятие «безотходная технология»

A) Технология, позволяющие возводить отвалы

B) Технология, дающая теоретический минимум отходов всех видов

C) Технология, исключающая наличие отходов

D) Технология, позволяющая получить только тепловые отходы и выбросы

15.Систему длительных наблюдений за состоянием окружающей среды и процессами происходящими в экосистемах и биосфере, называю:

A) Менеджментом

B) Модификацией

C) Мониторингом

D) Прогнозированием

16.Какой способ обеззараживания питьевой воды является экологическим безопасным?

A) Хлорирование

B) Механическое фильтрование

C) Обработка ультрафиолетовыми лучами

D) Обработка марганцовокислым калием

17.Воздушная оболочка Земли, осуществляющая защитные функции - это:

A) Гидросфера

B) Литосфера

C) Атмосфера

D) Стратосфера

18.Что такое литосфера?

A) Водная оболочка Земли

B) Озоновый слон атмосферы

C) Газовая оболочка Земли

D) Твердая оболочка Земли

19.Что такое природная среда?

A) Среда для жизнедеятельности организма

B) Среда обитания деятельности человека

C) Среда для производственной деятельности человека

D) Среда обитания растений

20.Термин «биосфера» впервые введен:

А) Ивановым

B) Тенели

C) Зюссом

D) Сукачевым

21.Дайте определение популяции:

A) Совокупность нижней части атмосферы

B) Совокупность особей одного вида

C) Любая система живых существ

D) Совокупность верхней части атмосферы

22.Среди компонентов атмосферы наиболее важным для существования живых организмов

является:

A) Углекислый газ и гелии

B) Атмосферный азот и водород

C) Углекислый газ и кислород.

D) Водород и атмосферная влага

23.Водная оболочка Земли представляющая совокупность морей, океанов, озер, рек. подземных

вод. болот - что:

A) Литосфера

B) Гидросфера

C) Биосфера

D) Стратосфера

24.Живая оболочка Земли - что:

A) Атмосфера

B) Гидросфера

C) Литосфера

D) Биосфера

25.Единственный экологически оправданный способ борьбы с промышленными отходами:

A) Закапывание

B) Утилизация

C) Хранение в контейнерах

D) Сжигание

26.Экологически чистые источники энергии:

A) Атомные электростанции

B) Дизельные двигатели

C) Солнечные батареи

D) Тепловые электростанции

27.Самый лучший метод очистки воды от загрязнения органическими веществами:

A) Биологический

B) Химический

C) Механический

D) Физический

28.Биологический метод очистки воды от загрязнения основан на использовании:

A) Микроорганизмов

B) Торфа

C) Рыб

D) Растений

29.Самые крупные экологические катастрофы связаны с авариями в промышленности:

A) Химической

B) Нефтедобывающей

C) Атомной

D) Металлургической

30.Основная причина кислотных дождей - наличие в атмосфере Земли:

A) Сернистого газа

B) Углекислого газа

C) Угарного газа

D) Аэрозолей

31.Созданию парникового эффекта способствует наличие в атмосфере Земли:

A) Фреона

B) Сернистого газа

C) Углекислого газа

D) Аэрозолей

32.Главная причина усиления эрозии почвы:

A) Распашка земель

B) Потепление климата

C) Строительство дорог

D) Строительство городов

33.К глобальным -экологическим проблемам биосферы следует отнести:

A) Истощение озонового слоя

B) Уничтожение большого лесного массива при строительстве промышленного предприятия

C) Увеличение количества углекислого газа в атмосфере

D) Загрязнение морского побережья в районе больших городов

34. Какие физические величины характеризуют шум?

A) Интенсивность звука, напряжение

B) Ток, частота

C) Давление, частота

D) Частота, интенсивность звука, звуковое давление

35.Назовите методы определения запыленности?

A) Лазерный

B) Весовой, счетный, электрический и фотоэлектрический

C) Радиоизотопный

D) Хромотографический

36.Что относятся к аппаратам тонкой очистки газов?

A) Радиальные пылеуловители

B) Циклон

C) Газоанализатор

D) Электрофильтр

37.Назовите профессиональные заболевания от воздействия пыли?

A) Артриты

B) Пневмокониозы

C) Атеросклероз

D) Желудочное расстройство

38.На чем основан принцип действия скруббера Вентури?

A) Ударной ионизации газа

B) Осаждении частиц пыли на поверхности капель жидкости

C) Задержании частиц пыли пористых перегородках

D) Действии центробежной силы

39.Назовите аппарат или средство очистки газов от взвешенных частиц?

A) Противогаз;

B) Пылеуловители

C) Вентиляция

D) Ионизатор воздуха

Скачать материал

Скачать материал "Методическая разработка по дисциплине Экология СПО"

Как учитель может зарабатывать на Инфоуроке?

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 672 217 материалов в базе

Найти материалы

Скачать материал

Другие материалы

docx

Методическая разработка по дисциплине Основы Экологической Культуры для СПО

21.12.2018
1009
10

docx

Паспорт социального проекта "Не рубите елку!"

20.12.2018
307
0

docx

Вопросы для проверки ОСНОВ по направлению "водоснабжение"

20.12.2018
377
2

docx

Интерактивные формы обучения Основы экологической культуры

20.12.2018
530
6

docx

Самостоятельные работы студентов СПО основы экологической культуры

20.12.2018
291
0

docx

Самостоятельные работы студентов СПО Экология

20.12.2018
660
3

docx

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОПД.04 Экологические основы природопользования по профессии 35.01.23 «Хозяйка(ин) усадьбы»

20.12.2018
291
0

rar

Презентация "Сохондинский государственный биосферный заповедник"

20.12.2018
507
3

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Скачать материал
- 21.12.2018 2677
- DOCX 754 кбайт
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Агзамов Рифкат Раисович. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Автор материала

Агзамов Рифкат Раисович
- На сайте: 7 лет и 6 месяцев
- Подписчики: 1
- Всего просмотров: 368054
- Всего материалов: 115